• Começa Com Um Estrondo

A lição de ciências pela qual todos devemos agradecer em 2021

Não importa quão controverso ou politizado nosso mundo se torne, a ciência continua sendo a melhor ferramenta da humanidade para descobrir como as coisas funcionam.

O processo de desenrolar e tensionar o protetor solar de 5 camadas, como visto durante um teste recente. O Telescópio Espacial James Webb da NASA está agora totalmente pronto para o lançamento, com o protetor solar sendo adequadamente testado anteriormente. Agora está guardado para o lançamento, e o telescópio aguarda apenas os poucos marcos finais antes de um lançamento programado para o final de 2021. (Crédito: NASA/JWST Team)

Principais conclusões

• A lição mais importante que a ciência tem a oferecer é uma estrutura para entender o mundo e o Universo ao nosso redor.
• Não é um processo perfeito, mas é autocorretivo, e cujas verdades poderiam ser redescobertas imediatamente se de alguma forma perdêssemos todo o nosso conhecimento atual.
• O fato mais notável é que o Universo pode ser entendido, e não devemos deixar que a política ou a ideologia atrapalhem seu caminho.

À medida que nos aproximamos do final de 2021, muitos eventos parecem estar abalando os alicerces de nossa sociedade. A combinação de agitação social, injustiças generalizadas, polarização política e uma pandemia global ainda em fúria parecem estar afligindo a humanidade em escala global. Enquanto isso, problemas globais como o aquecimento do planeta, a insegurança alimentar e hídrica e a poluição que agora se estende ao espaço sideral estão piorando progressivamente, sem um fim previsível à vista. E, no entanto, apesar dos problemas que enfrentamos, há uma razão não apenas para ser otimista em relação ao nosso futuro, mas também para agradecer: o poder da ciência para iluminar um caminho a seguir.

Há um fato notável sobre nosso mundo e Universo que é muito subestimado, mas essa pode ser a realização mais poderosa de todas: todo o Universo, não importa em que circunstâncias o vejamos ou experimentemos, sempre obedece às mesmas regras e leis físicas. Além disso, essas próprias regras e leis podem ser compreendidas. Quando os entendemos e as relações entre várias propriedades em um sistema físico, podemos até prever – quantitativamente – quais serão os resultados ou os resultados mais prováveis ​​de um sistema que começa com qualquer conjunto particular de condições iniciais. Aprendemos muito e sabemos aprender ainda mais sobre o que buscamos. Isso, as verdades científicas que fundamentam nossa existência, é algo pelo qual sempre devemos ser gratos.

Do Universo distante, a luz viajou por cerca de 10,7 bilhões de anos da galáxia distante MACSJ2129-1, com lentes, distorcidas e ampliadas pelos aglomerados em primeiro plano fotografados aqui. Esta foi uma das primeiras galáxias vermelhas e mortas identificadas, e podemos esperar que permaneça assim ao longo de toda a história cósmica. (Crédito: NASA, ESA e S. Toft (Universidade de Copenhague); Agradecimento: NASA, ESA, M. Postman (STScI) e a Equipe CLASH)

Você pode imaginar um Universo que não obedeceu a regras consistentes de um momento para o outro – um Universo onde a gravidade se fortaleceu, enfraqueceu, inverteu o sinal ou se desligou completamente de forma imprevisível; onde os átomos mudaram em tamanho e orientação e em termos das ligações que formaram com outros átomos aleatoriamente; onde a luz não viaja a uma velocidade constante; e onde os núcleos atômicos não se mantivessem nas mesmas configurações estáveis ​​ao longo do tempo, mas decaíssem ou se fundissem sem causa aparente e com regras instáveis, ao contrário da realidade que habitamos hoje.

Mas essa não é a nossa realidade. Nossa realidade, ao contrário, é aquela que pode ser compreendida por meio da investigação científica. Onde as leis e relações entre entidades fundamentais, elementares e indivisíveis – partículas, inclusive quando se comportam como ondas – são as mesmas em todo o Universo e em todos os momentos. Quando descobrimos uma verdade sobre nossa realidade física, ela permanece verdadeira, mesmo que de alguma forma percamos esse conhecimento. Quando a redescobrimos, a verdade redescoberta não é diferente, o que implica que, se precisássemos redescobrir tudo o que aprendemos do zero, não apenas poderíamos fazê-lo, mas chegaríamos exatamente às mesmas conclusões a que chegamos atualmente. . Somente através da ciência é possível tal façanha.

Os quarks, antiquarks e glúons do modelo padrão possuem uma carga de cor, além de todas as outras propriedades como massa e carga elétrica. Todas essas partículas, até onde podemos dizer, são realmente pontuais e vêm em três gerações. Em energias mais altas, é possível que ainda existam tipos adicionais de partículas. ( Crédito : E. Siegel/Além da Galáxia)

Quando olhamos para os vários problemas que a nossa sociedade enfrenta, aqueles que têm uma solução científica são aqueles em que deveríamos investir mais pesadamente. Investimento, neste caso, significa uma combinação de quatro coisas diferentes, todas ao mesmo tempo:

1. Investigando, de forma robusta e científica, as regras e fenômenos fundamentais que sustentam aquilo que nos interessa. Focando na pesquisa básica, construímos a base científica sólida necessária para todos os empreendimentos que se baseiam nela.
2. Explorando, com o máximo de detalhes possível, os problemas específicos que esperamos resolver. Seja sobre poluição, doença, energia ou proteção planetária, é absolutamente necessário um entendimento abrangente do que estamos lidando e como os diferentes componentes dos sistemas físicos e biológicos relevantes serão afetados.
3. Trazendo soluções para cada problema, onde desenvolvemos estratégias eficazes para controlar, mitigar ou até mesmo reverter os efeitos mais flagrantes e deletérios que cada um desses problemas traz consigo, impactando a humanidade, o meio ambiente e até mesmo todo o planeta Terra em o processo.
4. Educar o público em geral sobre o que tudo isso significa, independentemente de suas predisposições ideológicas. O maior patrimônio científico que podemos compartilhar com o público em geral – uma consciência e uma apreciação pela ciência, o que ela traz para nossas vidas e como ela nos ajuda a distinguir o que sabemos ser verdade de todas as outras afirmações especulativas – é frequentemente o mais negligenciado aspecto do investimento científico.

Os mirtilos marcianos mostrados aqui são, sem dúvida, evidências de água passada em Marte, pois as esferas de hematita são produzidas apenas em ambientes aquosos. Eles também podem ser sinais de locais de vida passada em Marte, embora a evidência disso ainda não tenha sido robustamente estabelecida. ( Crédito : Mars Exploration Rover Mission, JPL, NASA)

O fato de sermos capazes de dar esses passos é algo para agradecer e apreciar. A capacidade de concordar com um conjunto de fatos sobre o que é real e o que, no mínimo, ainda não foi confirmado como real é essencial para chegar a uma conclusão consensual sobre o que deve ser feito em relação a esses problemas. Apesar do clima polarizado de nossa sociedade sobre questões divisivas e ideológicas, mais de nós do que você poderia esperar – incluindo pessoas do outro lado de certas questões – estamos totalmente interessados ​​em saber, sem ambiguidade, se várias afirmações são realmente verdadeiras ou não.

Embora a miríade de problemas que a humanidade enfrenta no presente possa parecer intimidante e, às vezes, insuperável, a verdade é que a ciência fez um tremendo progresso em cada um deles. Se estivermos dispostos a dar esses quatro passos, podemos ir muito mais longe com rapidez e facilidade, beneficiando não apenas todos os humanos vivos em nosso planeta hoje, mas todos aqueles que virão depois de nós por gerações e milênios. Aqui estão alguns exemplos desses problemas que a ciência está muito mais perto de resolver do que a maioria de nós imagina.

Um indivíduo desmascarado fazendo algo tão simples quanto exalar (topo) pode enviar partículas de gotículas a grandes distâncias, com alto potencial de disseminação do novo coronavírus SARS-CoV-2. Usar uma máscara (abaixo) reduz significativamente a distância que as gotículas viajam, oferecendo alguma medida de proteção a outras pessoas e, em menor grau, ao usuário. ( Crédito : Matthew Staymates et al., NIST)

A pandemia de COVID-19 . Apesar das mensagens confusas que estão por aí, a ciência sobre o COVID-19 é esmagadora. Este é um novo coronavírus que entrou na população humana no final de 2019, sofreu várias mutações e continuará a sofrer mutações, levando à morte e complicações a longo prazo em muitos dos que são infectados. Sabemos que as seguintes intervenções são eficazes, principalmente quando todos as fazem e as fazem simultaneamente:

• a intervenção do uso de máscara
• permanecendo socialmente (fisicamente) distante dos outros
• limitando reuniões com pessoas fora de sua casa imediata
• limitando a quantidade de tempo gasto em ambientes fechados e em espaços fechados com outras pessoas
• talvez o mais importante, vacinar-se totalmente contra SARS-CoV-2

A infecção oferece proteção inconsistente e não confiável em comparação com a vacinação. Os riscos da vacinação são muito pequenos em todas as populações, principalmente quando comparados às consequências de contrair COVID, inclusive entre indivíduos grávidas. Além disso, a sugestão de vazamento de laboratório continua sendo uma teoria da conspiração infundada, não suportada nem mesmo por um fragmento de evidência científica. À medida que os casos começam a aumentar novamente em todo o mundo, é importante lembrar disso: nunca é tarde demais para seguir a ciência.

Globalmente, entramos em outra grande onda da pandemia de coronavírus, com mais de 500.000 novos casos por dia e mais de 7.000 novas mortes por dia, globalmente. O pico mais recente é impulsionado em grande parte por casos na Europa e nas Américas, e deve piorar com o início do inverno no Hemisfério Norte. ( Crédito : DIVOC-91, Johns Hopkins)

A crise do aquecimento global . De muitas maneiras, o problema do aquecimento global é um problema de gases de efeito estufa, e o problema dos gases de efeito estufa é um problema de energia. A humanidade exige grandes quantidades de energia, tanto per capita quanto em geral, para executar nossas vidas diárias, desde nossos dispositivos eletrônicos onipresentes até aquecer e resfriar nossas casas e nos transportar para nossos vários locais. Se pudéssemos produzir e transmitir essa energia elétrica de forma limpa e sustentável, a crise poderia ser evitada.

É justamente isso que a ciência, aliada à ação coletiva, pode resolver. A fissão nuclear e as tecnologias renováveis ​​podem, sozinhas ou em conjunto, substituir nossa economia energética dependente de combustíveis fósseis. O desenvolvimento da fusão nuclear seria um benefício adicional, mas não é necessário resolver esses problemas atuais. Sabemos quanto carbono estamos emitindo e melhoramos drasticamente nossa compreensão (e reduzimos os erros) de como nossas emissões de gases de efeito estufa estão afetando as temperaturas globais, a acidificação dos oceanos e interrompendo a corrente de jato, entre outros efeitos. A ciência é nosso guia no combate aos danos que estamos causando ao nosso meio ambiente. Cabe a nós seguir seus conselhos.

Os últimos 2020 anos de temperatura (esquerda) mostram claramente a natureza do taco de hóquei da temperatura global. Os últimos 170 anos (à direita) mostram as variações de temperatura observadas e os impactos simulados da variabilidade natural (azul) e impactos humanos (laranja) adicionados aos efeitos naturais. 95-100% do aquecimento é devido à atividade humana. ( Crédito : 6º relatório do IPCC/Nações Unidas)

O problema da poluição do espaço . Este é relativamente novo, pois o número de satélites ativos em órbita baixa da Terra praticamente dobrou nos últimos dois anos e deve dobrar novamente oito vezes mais na próxima década. Isso já está tendo vários efeitos deletérios na Terra, incluindo:

• enormes perdas para a astronomia, particularmente na identificação e rastreamento de asteróides potencialmente perigosos
• um brilho geral do céu noturno, reduzindo o que se pode ver de todos os locais da Terra
• os perigos da aglomeração orbital, aumentando os riscos de colisões e danos à infraestrutura
• a adição substancial de poluição por metais pesados ​​à atmosfera e ao meio ambiente da Terra

E, no entanto, apesar dos tremendos e assustadores desafios que enfrentamos nessa frente, a ciência novamente tem a resposta. Podemos quantificar os riscos e efeitos que os satélites terão, e é precisamente isso que nos permitirá – se assim o desejarmos – regular este ambiente com responsabilidade: mitigando possíveis danos e maximizando o uso efetivo do espaço como infraestrutura de benefício humano. Seguindo e ouvindo os melhores conselhos que a ciência tem a oferecer, podemos fazer as escolhas mais responsáveis ​​disponíveis para nós.

Em 18 de novembro de 2019, aproximadamente 19 satélites Starlink passaram sobre o Observatório Interamericano Cerro Tololo, interrompendo as observações astronômicas e dificultando a realização da ciência de maneira real e mensurável. Se os planos atuais da SpaceX, OneWeb e outros provedores de satélite se desenrolarem conforme o estabelecido, as consequências para a astronomia serão extraordinárias. ( Crédito : Tim Abott/CTIO)

A crise de replicação na ciência . Esta não é uma crise, mas sim uma característica tremenda. Muitos dos estudos inicialmente conduzidos e publicados, particularmente com tamanhos de amostra baixos e à margem do que é considerado significativo, têm suas conclusões iniciais – onde eles viram um novo efeito – derrubados com mais e melhores dados. Esta é uma visão maravilhosa de como o processo científico funciona: é importante demonstrar que seus resultados são robustos e que resistem ao escrutínio. Se não o fizerem, isso não é um fracasso, mas sim uma manifestação do que parece quando aprendemos mais sobre o mundo e o Universo ao nosso redor.

As únicas coisas que deveriam estar em crise são estas: o status quo de como escolhemos financiar a pesquisa e a pouca ênfase dada à tarefa incrivelmente valiosa de realizar experimentos que encontram resultados nulos. Explorar um canto não examinado do Universo é sempre cientificamente valioso, e é hora de tratá-lo como tal. Realizar um experimento de alta qualidade e alta precisão é útil porque sempre revela o comportamento da natureza de uma maneira sem precedentes. Foram apenas nossos preconceitos que nos impediram de reconhecê-lo. Adquirir novos conhecimentos é sempre um esforço valioso. A única crise está em supor que sabemos, de antemão, como a natureza realmente vai funcionar.

Grãos do Arroz Dourado geneticamente modificado, à direita, em comparação com o arroz branco deficiente em Vitamina A, à esquerda. Centenas de milhares de crianças por ano, em todo o mundo, principalmente com dietas de arroz, ficam cegas por falta de vitamina A. O Arroz Dourado poderia curar esse problema, se não fosse pela oposição ideológica. ( Crédito : Instituto Internacional de Pesquisa do Arroz (IRRI)/flickr)

A fluência da pseudociência na ciência real . Esta deve ser a linha divisória para todos nós: onde colocamos nossos pés no chão e dizemos, não, você não poluirá a ciência real e legítima, confundindo-a com bobagens não científicas. Perguntando o que é verdade? é fundamentalmente diferente de perguntar, eu poderia acreditar que isso pode ser verdade? Na ciência, estamos mais preocupados com o que podemos estabelecer como verdade, conforme revelado por evidências empíricas obtidas por medição, observação e experimento.

Ao mesmo tempo, os charlatães são abundantes e usam uma linguagem que soa científica para obscurecer uma agenda fundamentalmente anticientífica. No entanto, somos capazes de distinguir entre os dois, e é vital ouvir aqueles com a experiência necessária para fazê-lo. Os OGMs não alteram seu DNA; A radiação 5G não causa câncer; Os OVNIs não são alienígenas inteligentes; movimento perpétuo e outras máquinas de energia livre ainda são impossíveis; etc. Parte da razão pela qual um consenso científico pode ser tão valioso é que ele ajuda a nos proteger de alegações fraudulentas que nos encheriam de medos irracionais e desnecessários. Em um mundo cheio de incertezas, a ciência deve ser nossa rocha em que confiar.

Apesar de uma variedade de alegações conspiratórias em contrário, as torres de celular 5G, para as quais esta torre 4G anterior em Orem, Utah, estava sendo atualizada no momento em que esta foto de 2021 foi tirada, não representam perigo para a saúde humana ou animal. Em particular, eles não causam câncer, controle mental ou espalham o COVID-19. ( Crédito : arbyreed/flickr)

A verdade da questão é simples e vai contra a narrativa de desgraça e melancolia que muitas vezes nos dizem: os problemas que nos atormentam, incluindo aqueles que nós mesmos criamos, podem ser resolvidos por nós. Pela única vez na história da Terra, uma espécie literalmente controla o destino do planeta, e é através de nossas ações coletivas que nosso destino de curto prazo, e possivelmente até de longo prazo, será decidido. Tudo depende de nossa capacidade de usar o que sabemos – e não substituir qualquer falsidade duvidosa ou conspiração por conhecimento real – quando se trata de resolver esses problemas que nos atormentam.

Isso, de muitas maneiras, resume como as coisas foram, são hoje e sempre serão. Vamos nos voltar para o processo mais poderoso de aprendizado sobre o Universo nas circunstâncias em que o conhecimento é primordial? Ou vamos nos permitir sucumbir aos nossos preconceitos ideológicos, substituindo o conhecimento real por informações dúbias que se apresentam como conhecimento, iludindo-nos com um agravamento da condição humana? Embora sempre haja aqueles que tentam enganar os outros para seu próprio ganho pessoal, a maioria de nós está genuinamente interessada em responder a essa pergunta-chave: o que é verdade? Neste dia, assim como em todos os outros, espero que você se junte a mim para agradecer por escolhermos seguir o caminho de responder com precisão a todos os aspectos dessa pergunta de todas as maneiras responsáveis ​​e escrupulosas que pudermos.

Neste artigo, física de partículas

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