DIRE STRAITS – SULTANS OF SWING (LIVE)

 

 

   

 

 

A nova física é domínio auditivo, e a sociedade há muito letrada ou alfabetizada não está à vontade com a nova física nem jamais o estará. (MARSHALL MCLUHAN). 

 

 POSTED BY SELETINOF AT 0:35 AM 

 

FÍSICA E REALIDADE

 

Aqui, estamos republicando nosso prefácio, com o novo título acima, elaborado para a edição em lingua portuguesa da tradução do livro THE RISE OF NEW PHISICS, de A. D’abro: raciocinamos que alguns leitores poderiam deixar de lê-lo, dado tal encontrar-se dentro de um outro texto ainda maior… e não gostaríamos que isto acontecesse. Na presente postagem, entretanto, além de algumas modificações, adaptamos um texto de Oskar Becker ao já existente. (…) Queremos ainda ressaltar o objetivo apenas ilustrativo do vídeo aqui divulgado, cuja abordagem metafísica da realidade contrasta com a abordagem positivista de nosso texto. Mas, não por isto, o vídeo deixa de ser interessante.  

 

 

Poeticamente, eis o Universo: espaço, sem princípio e sem fim. Escuro, vazio, frio, – 270°C no espaço interestelar. Através da silenciosa noite deste espaço, movem-se esferas luminosas, afastadas umas das outras por inimagináveis distâncias: os sóis. Em torno destes, a distâncias também inimagináveis, perdidas no espaço, giram esferazinhas que, dos “seus sóis”, recebem luz e calor: os planetas. Uma destas esferazinhas, deslizando solitária à luz de um dos inumeráveis sóis do espaço infinito, é a Terra… Eis o domicílio do homem no Universo.Mas o espaço, como qualquer fenômeno* do mundo, é dúplice: em primeiro lugar, uma realidade, isto é, algo que existe fora do nosso cérebro, no mundo exterior; e, em segundo lugar, uma representação que nós formamos dessa realidade dentro de nosso cérebro. Exteriormente ao cérebro, então, a realidade é qualquer coisa de substancial. As representações que dessa realidade nós criamos, são produtos do cérebro humano e mudam de homem para homem e de geração para geração.

 

*Kant designava fenômeno tudo que constitue o mundo como nós o experimentamos, ao contrário do mundo como existe independentemente de nossas experiências (thing-in-themselves, ‘das Ding an sich’, ‘das coisas-em-sí’). De uma forma geral, além do seu uso específico como termo da filosofia, dada por Kant, fenômeno é a definição de qualquer evento observável… Entretanto, Fritz Kahn integra, num único termo, o mundo experimentado (representação) e o mundo independente de nossas experiências (realidade).

Observemos um gato que se encontra no canto da minha escrivaninha. O que é um gato toda gente julga sabê-lo. Na verdade, ninguém o sabe. Perguntemos às pessoas o que é um gato e logo apreendemos o que qualquer indivíduo imagina ser um gato, mas ninguém nos pode dizer o que é um gato. Das coisas, o homem não sabe o que elas são, porém apenas o que a respeito delas ele pensa, e, segundo uma regra psicológica que se poderia designar por autoconsciência recíproca, crêem, os homens, tanto melhor conhecer uma coisa, quanto menos dela sabem. A criança exclama, rindo: não saberei eu o que é um gato?! Mas o filósofo sabe que está diante de um problema insolúvel. É possível, num segundo, perfurar o gato com uma agulha; mas nem em quarenta anos de pesquisa diária, será possível penetrar um milímetro sequer na alma desta criatura que para todos os tempos continuará a ser uma Esfinge no canto da nossa escrivaninha… 

Só quem bem compreende a natureza da ciência, poderá com proveito e prazer, e sem perplexidades, aplicar-se aos estudos científicos. Ciência não é coleção de conhecimentos nem busca da verdade, mas sim formação de conceitos (ao descrevermos o domicílio do homem no universo, nos utilizamos de vários deles). A física não conta fatos, pois os seus termos: massa, energia, velocidade, não são realidades, e sim os conceitos fundamentais da física, como, aliás, muito bem se diz, mas que freqüentemente nos escapa durante a leitura. Os conceitos, então, são instrumentos do pensamento, artificialmente construídos, tais, como as chaves de parafusos, são instrumentos que servem para abrir um motor, o qual nada tem a ver com chaves de parafusos; são escadas, pelas quais subimos a uma casa eternamente fechada.

 

Nós, homens de 2006, denominamos determinado estado de matéria, a alteração deste estado de movimento, certa relação entre dois estados gravitação. Aristóteles não conhecia o conceito de atração e não teria podido discutir com Newton. Newton, por sua vez, não poderia intervir num atual congresso de físicos, pois os conceitos de campo, de quantum, de salto eletrônico, não existiam para ele. Goethe e Shakespeare, diante de um jornal moderno, se sentiriam quase analfabetos. Progresso é aquisição de novos conceitos. Mas o significado dos conceitos antigos também muda. Mãe, dá-me o Sol!…Que é o Sol? Para os gregos representava o ígneo carro em que Hélio, com seus cavalos, andava por sobre a Terra. Para o homem da época gótica, era o olho de Deus. Depois Galileu o identificou com uma esfera de fogo. Nós pensamos hoje o que há cem anos ninguém poderia pensar, e nenhum de nós pode formar a idéia daquilo que os homens imaginarão daqui a cem anos quando pronunciarem a palavra Sol. Será algo muito diverso do que pensava o Osvaldo de Ibsen quando dizia no início de sua alienação mental: Mãe, dá-me o Sol.

Mas, o conceito de espaçoé o mais difícil de todos. De gato ou Sol, podemos, pelo menos, ter uma idéia, errada ou certa. O espaço, todavia, não podemos imaginá-lo; pois só é possível compreender conceitualmente aquilo de que podemos pensar o contrário. Assim podemos dizer dia, porque a noite existe, vida, porque conhecemos a morte, silêncio, porque há ruído. Se não houvesse ruído, não haveria o conceito de silêncio. Não é possível representarmos o espaço, porque não podemos imaginar o contrário do espaço, o não-espaço. Estamos, como diz Einstein, tão profundamente mergulhados no espaço, como um peixe nas águas do oceano. Como este jamais chegará ao conhecimento de que se encontra no oceano, assim o homem jamais saberá o que seja o espaço. Teria que vir um pescador que nos tirasse para fora dele. Virá um. Mas, então, já será demasiado tarde…

 

         

Através das idéias acima, desenvolvidas por Fritz Kahn, em sua obra O Livro da Natureza, demonstramos o caráter relativo do conhecimento científico. Entretanto, essa forma de tratar os conceitos na física, originou-se da revolução operada por Kant no campo da epistemologia: este estabeleceu que, ao homem, somente é permitido conhecer os fenômenos (ou seja, impossível é, ao ser humano, conhecer a “coisa em si”). Daí em diante, então, com a evolução do empirismo dando origem ao positivismo, os grandes cientistas se deterão na descrição dos fenômenos, abstendo-se, porém, de interpretá-los metafisicamente. Assim, se negligenciará a imaginação da realidade e se dará maior atenção ao seu modelo formal, pois, importará à ciência, somente a previsão do futuro que tal modelo permite antever: o que seja a realidade em si mesmo, não interessa. Não obstante, ainda, é importante esclarecermos que tal modelo, como confirmado por Bachelard, se constituindo conforme o desenvolvimento dos conceitos, das representações (localizadas, então, como vimos, dentro de nosso cérebro), evolui através de um processo dialético entre o racionalismo e o empirismo: a verdade, aquela afirmada pelo tal paradigma sobre a Natureza, é, sim, apenas uma hipótese; ou seja, ao longo das idealizações e materializações sucessivas, pode esta verdade cair em contradição, ou numa inverdade, e, assim, ensejar uma nova revolução dos conceitos, gerando, então, novas verdades. Na definição da ciência física atual, encontrada na Nova Enciclopédia Barsa, é visível tal caráter dialético: “Física é a ciência que estuda os fenômenos naturais pela aplicação de um método regido por determinados princípios gerais e disciplinado por relações entre experimento e teoria”. Vê-se, ai, que, ao experimento, está ligado o empirismo e, à teoria, o racionalismo.

Temos consciência, agora, de que qualquer fenômeno do mundo é dúplice: em primeiro lugar, uma realidade, isto é, algo que existe fora do nosso cérebro, no mundo exterior; e, em segundo lugar, uma representação que nós formamos dessa realidade dentro de nosso cérebro. Mas, lendo Einstein, em seu livro A Evolução da Física, nos salta aos olhos a causa da grande confusão que todos fazemos entre representação e realidade quando nos confrontamos com os conceitos da física moderna. Desde criança, diz Einstein, desenvolvemos um forte condicionamento, causado pelo realismo ingênuo, segundo o qual, quando observamos um dado objeto, somos levados, naturalmente, a tomarmos o fenômeno** pela coisa em si, o objeto, o real. Como veremos, abaixo, isto trouxe conseqüências nefastas à construção do conhecimento ao longo de toda a história. Ainda, porém, é sabido de todos que, os filósofos realistas, fazendo distinção entre o fenômeno e a coisa em si, admitem, sim, que a inteligência é capaz mesmo de captar o ser no fenômeno e através dele, e que a razão, apoiando-se sobre os primeiros princípios, está capacitada para determinar as causas e os princípios do ser. Entretanto, a possibilidade de qualquer metafísica é negada pelos filósofos empiristas, positivistas e idealistas, que afirmam não conhecermos outra coisa a não ser os fenômenos. Se levarmos em conta tais aspectos filosóficos, no sentido de iluminar nossas especulações, vemos que Einstein, sem entrar no mérito da questão, ressalta, em seus escritos, única e exclusivamente a ação negativa que o realismo ingênuo desencadeia em nossa percepção do real, prejudicando-a. Através da falsa concepção que Aristóteles desenvolvera quanto à relação entre força e velocidade, podemos exemplificar tal fato: concebendo o conceito de força através da intuição que temos do que seja o esforço físico (empurrão ou puxão) para deslocar um corpo material, o estagirita afirmou ser a velocidade função da força; ora, a intuição, que é o instrumento por excelência de qualquer metafísico, sendo utilizada erroneamente por Aristóteles, fez este tomar a representação, do ato de empurrar algo, pela coisa em si, deixando, então, escapar o verdadeiro significado da grandeza que denominamos força. Galileu, porém, fazendo uso da experimentação, e, portanto, adotando um estudo objetivo do fenômeno (ou seja, fazendo a distinção entre representação e realidade), conseguiu, estabelecendo um novo conceito, a aceleração, descobrir, verdadeiramente, com quem a força estava relacionada: força é função, sim, da aceleração. Portanto, é possível empurrarmos dado objeto realizando muito esforço, mas, devido ao atrito deste com o solo, tal pode permanecer parado; ou ainda, podemos não estar exercendo qualquer esforço nesse mesmo objeto e, no entanto, tal se mover, em condições ideais, com velocidade constante.

 

**Einstein usa tal conceito na sua forma geral: fenômeno é a definição de qualquer evento observável… mas se pode afirmar que é equivalente ao utilizado por Kant. 

 

Parodiando e adulterando, ainda, Fritz Kahn, a ciência, entretanto, como seu nome diz, limita-se àquilo que é possível conhecer. Ou seja, sabendo que a natureza das coisas é incognoscível, o cientista, restringindo-se ao estudo dos fenômenos e ao uso do método científico, limita-se assim a descrevê-las; porém, procura (e essa é sua finalidade) a forma mais breve e mais clara. Mas a melhor descrição é a fórmula matemática. No ano de 1500, Leonardo da Vinci escrevia que em cada disciplina há tanta ciência verdadeira quanto haver nela matemática. Toda ciência almeja tornar-se matemática. Quando, para uma descrição, se consegue a fórmula matemática, não há nada que acrescentar-lhe. 1 + 1 = 2 é uma fórmula definitiva, além da qual nada há que indagar. Com as leis que os físicos do século XIX descobriram e puseram em fórmulas, a ciência, nesses domínios da física fundamental, chegou à sua finalidade ideal: a matemática. Ela orienta-se então para problemas, para os quais ainda não foi descoberta nenhuma fórmula. Pode-se muito bem imaginar que a ciência venha a atingir aquele ponto em que todo o cognoscível fique encerrado em fórmulas matemáticas, e que depois nada haja que indagar. Para além deste edifício de fórmulas, estará, então, como o céu para além do horizonte da paisagem, a imensidade do incognoscível, o eterno Mistério.

(…) O que se verifica, portanto, é que o ponto decisivo no desenvolvimento do conhecimeno científico é a limitação imposta pela experiência analítica, desconhecida da Antiguidade e da Idade Média; daí somente a partir dela ser permitido desvendar as complexas causas que agem na Natureza e estabelecer leis naturais exatas, as quais possibilitará o domínio das forças da Natureza.

Durante o desenvolvimento ulterior da ciência exata, então, foi ridicularizada a atitude científica dos séculos XVII e XVIII, que fazia de Deus um “engenheiro em repouso”, o qual criou o mundo num longínquo passado, entregando-o depois a si mesmo. Conforme uma anedota conhecida, Laplace, o célebre astrônomo e matemático, teria respondido a Napoleão, quando este lhe perguntou pelo lugar ocupado por Deus em seu sistema cosmogônico: “Sire, je n’avais pas besoin de cette hypothèse-lá“. 

Em todos esses vaivéns e peripércias das opiniões científico-filosóficos o papel predominante da matemática permanece imutável. Não se descobrem nem sequer indícios da vontade de voltar à contemplação qualitativo-metafísica pré-galileica, empregada pela escolástica. É verdade que o romantismo alemão, e, na filosofia, o idealismo alemão, nada têm de matemático; é de estranhar, por exemplo, o pouco conhecimento matemático do tão erudito Hegel, o qual mostrou a penetrante força de seu gênio especulativo em tantos terrenos do conhecimento humano, sendo, no entanto, fácil de notar as parcas anotações matemáticas que se encontram em sua “Ciência da Lógica”. Schelling não é diferente. Esta incapacidade dos românticos – exceção feita a Novalis – para compreender o papel da matemática teve como conseqüência, na Alemanha, a separação completa e funesta entre ciências exatas e “ciências do espírito“, de modo que aquelas se desenvolveram inteiramente alheias às segundas, daí, assim, a dificuldade em descobrir qualquer influxo da filosofia clássica nas mesmas. Este é certamente um dos motivos mais importantes da orientação empirista tomada pela epistemologia científica do fim do século XIX (Mach); tal é também a causa da interpretação “fisiológica” de Kant dada por Helmholtz. Em todas essas teorias a matemática sempre era deixada de lado.

    

O mesmo se dá no século XX. Nossas apreciações críticas do conceito de realidade dado com as ciências exatas, mostraram muito bem como se dá as relações existentes entre a experiência analítica e a “análise” matemática. As novas teorias da física “moderna”, do século XX (teoria da relatividade e teoria dos quanta) não foram capazes de solucionar a velha polêmica entre idealismo crítico e realismo crítico, que novamente surgira, com toda violência, no século XIX. Os modelos da física clássica (não somente a concepção “mecanicista” no sentido de Descartes e Huygens, que há muito já se tornra obsoleta) apareceram como concepções ingênuas. Por pouco que seja aquilo que positivamente podemos afirmar sobre a “essência” da Natureza, temos suficientes conhecimentos negativos da mesma para podermos dizer que é impossível representar a Natureza por modelos construídos mecanicamente. O conceito de modelo conserva, contudo, ainda hoje um valor “relativo”. A física teórica de hoje constrói (in abstracto) toda espécie de modelos, mas sabe muito bem que estes só podem representar alguns traços da realidade observada e  que são aproximações mais ou menos grosseiras de uma realidade infinitamente complexa e que seu valor é limitado. Descobriu-se ainda que muitas vezes é impossível propor modelos intuitivos válidos. Assim, por exemplo, nem as estruturas não-euclidianas da variedade espaço-tempo da teoria da relatividade geral, nem o espaço de Hilbert na teoria dos quanta pode ser representado por um modelo; este último apenas por dois modelos que se excluem mutuamente (onda e partícula).

O que em meio a tudo isto permanece imutável é o aspecto matemático, com suas estruturas muitas vezes abstratas, mas sempre “simétricas“; nele, parece que se traduz a essência mesma do Cosmo. O mundo como um cristal, eis a visão hodierna do Universo.

Frente a tal concepção “pitagórica” do mundo, o avanço das ciências exatas, com o auxílio da matemática, não conhece limites e a conhecida palavra de Kant parece se verificar: “Em qualquer doutrina especial da natureza só pode haver tanta ciência verdadeira, quanta matemática nela se encontra“.

Não obstante, o emprego da matemática nas ciências naturais tem seus limites, mas estes se encontram dentro da mesma matemática. Quanto à sua utilização na física e na astronomia, já no tempo de Newton se descobriu que a matemática encontra certas limitações em solucionar problemas que lhe são propostos. Assim, se verificou que o problema dos dois corpos na teoria da gravitação de Newton, isto é, o problema kepleriano do movimento de um planeta em redor do Sol, podia ser solucionado com métodos matemáticos de então, mas não o “problema dos três corpos”, isto é, o movimento simultâneo do Sol, Jupiter  Terra sob o influxo da gravitação, abstraindo de certos casos especiais. (Pouco antes de 1900 H. Poincaré demonstrou que uma solução fechada do problema dos três corpos é absolutamente impossível, sendo possível somente uma solução aproximativa pelo desenvolvimento em séries, o que já se fizera há muito). Aqui portanto, pela primeira vez, fracassou a nova matemática do século XVII  e desde então tanto  matemática clássica como a moderna fracassaram diante de problemas propostos pela física teórica. Pode-se dizer que somente por exceção é possível dar solução cabal, do ponto de vista matemático, a um problema complicado da física; em geral é preciso contentar-se com aproximações e procurar contornar as dificuldades o melhor que se pode.

O que acabamos de dizer provém das limitações intrínsecas da própria matemática; mas existem também limites exteriores. Tais limites estão contidos não tanto na estrutura da matemática, mas na do objeto a que é aplicada. Até agora só se falou da natureza inanimada, nunca dos seres vivos. A vida existe numa escala ínfima, comparada à imensidão do Universo; a vida está para o Universo como um milionésimo de centímetro para 100 metros. Até que ponto a matemática esteja em condições de decifrar os fenômenos ditos “vitais“, não podemos agora expor. Não estamos em condições de decidir sobre a verdade ou não da tese dos platônicos pitagorizantes do século IV antes de Cristo: “A Psyche (a “alma”, no sentido de princípio da vida) é um número que se move a si mesmo“.

POSTED BY SELETINOF AT 6:52 PM

 

A FÍSICA CLÁSSICA DE CABEÇA PARA BAIXO I – Como Einstein descobriu a Teoria da Relatividade Especial

     

Albert Einstein, cujo 125o. aniversário comemoramos este ano, por duas vezes alterou de maneira profunda nossos conceitos de espaco e tempo com a sua Teoria da Relatividade: primeiro no âmbito da Teoria Especial de 1905 e depois com a Teoria Geral de 1915. Como foi o jovem Albert Einstein capaz de dar início a esta revolução?

De acordo com a Teoria da Relatividade Especial, relógios e réguas que se movem em relação a um referencial inercial comportam-se de maneira diferente daqueles que se encontram em repouso em relação a este mesmo referencial. Relógios em movimento funcionam mais devagar e réguas se encolhem ao longo da direção do movimento. Enquanto que na Física Clássica espaço e tempo fornecem, em cada teoria ou experimento, um alicerce absoluto e imutável de qualquer processo físico, na Teoria Especial este alicerce depende do sistema de referência no qual um processo físico particular é medido e, na Teoria Geral, ele depende até mesmo da distribuição de massa e energia no Universo. Mas a mudança dos conceitos de espaço e tempo já na Teoria Especial contradiz nossas experiências do dia-a-dia. No entanto, foi apenas através desta mudança que foi possível a Einstein reconciliar dois princípios que, em função de uma longa história, haviam se mostrado irrefutáveis: o Princípio da Relatividade e o Princìpio da Constância da Velocidade da Luz. O Princípio da Relatividade diz que toda lei física não muda quando se passa de um laboratório em repouso para outro que se mova de maneira retilínea e uniforme com relação ao primeiro. O Princípio da Constância da Velocidade da Luz é uma lei deste tipo; ela diz que a velocidade da luz é igual em todos os sistemas inerciais, ou seja, um raio de luz emitido de um trem que se move com velocidade v terá, em relação a uma pessoa parada na plataforma da estação, uma velocidade c e não uma velocidade v + c . Só através de uma revolucionária mudança dos conceitos clássicos de espaço e tempo esta contradição pode ser solucionada.

Uma conversa em maio

Após a conclusão da licenciatura em Física na Escola Politécnica de Zurique, Einstein viveu e trabalhou até 1902 em Berna. E foi ali que, numa bela manhã de maio, ele se levantou e, como podemos depreender de relatos posteriores, foi visitar seu amigo e colega do Escritório de Patentes Michelle Besso, para com ele discutir novamente a respeito de seu assunto favorito: a Eletrodinâmica dos corpos em movimento, uma área aparentemente remota da Física de então e essencialmente voltada para os problemas das cargas em movimento e da interação entre campos elétrico e magnético. Besso, que não era físico mas engenheiro, era no entanto um leigo interessado em problemas da Física e fazia parte de um grupo de companheiros de discussão pelo qual Einstein tinha um especial apreço. Como podemos imaginar este encontro entre Einstein e Besso? Einstein não se cansa de mais uma vez explicar detalhadamente a seu amigo seu problema da Eletrodinâmica dos corpos em movimento. Ele admite que está prestes a desistir. Apesar disto ele se motiva a mais uma vez descrever sua situação sem saída. Quem sabe Besso tenha uma idéia. “Eu o amo pela sua inteligência afiada e sua simplicidade”, escreveu certa vez Einstein a sua esposa Mileva.

 

Besso segue, como sempre paciente e atencioso, as explicações de Einstein, mesmo que muitos dos detalhes estejam além de seu horizonte de leigo. Mas desta vez Besso interrompe Einstein continuamente com perguntas, mais do que de costume, a ponto da discussão proceder num vai-e-vem e retornar sempre ao ponto de partida. Eles discutem o comportamento de corpos em sistemas inercias que se movem um com relação ao outro e tecem considerações sobre quais mudanças nas grandezas elétricas e magnéticas poder-se-ia medir em tais sistemas inerciais. Einstein não acredita, por questões de princípio, que o movimento relativo e uniforme entre dois observadores possa ser detectado por medidas de manifestações eletromagnéticas ou ópticas. Porém a criação de uma teoria onde qualquer processo físico fosse em princípio equivalente para todos os sistemas em movimento relativo mostra-se uma tarefa extremamente árdua. Não que para isto faltasse uma teoria convincente que explicasse, para todos os referenciais em movimento relativo uniforme, praticamente todos os processos eletromagnéticos ou ópticos conhecidos, muito pelo contrário. Havia a teoria desenvolvida desde a década de 80 do século XIX pelo holandês e grande mestre  da Física Hendrik Antoon Lorentz, a qual porém não satisfazia a concepção de Einstein a respeito da equivalência dos referenciais inerciais para processos eletromagnéticos. Justamente por isto a teoria de Lorentz tem um importante papel na conversa entre Einstein e Besso naquele decisivo dia de maio de 1905. Mesmo nas explanações de Einstein, que a esmiuçou nos mínimos detalhes, a teoria era tão complexa que Besso a todo o momento o desafiava com perguntas. O que significa esta ou aquela grandeza exatamente? Pode-se medí-la diretamente?

     

Perguntas aparentemente ingênuas como esta eram típicas de Besso. Foi ele também que, durante os anos compartilhados em Zurique, chamou a atenção de Einstein para a obra do físico, filósofo e historiador da ciência Ernst Mach, que pretendia excluir da Física todo conceito que não fosse baseado na experiência empírica. E o que também se pode dizer de positivo a respeito da bem sucedida teoria de Lorentz é que ela não era pobre na quantidade destes conceitos. Em particular nela se podia encontrar aquele obscuro conceito do Éter, imaginado como sendo o portador dos fenômenos eletromagnéticos e deste modo também da luz, em analogia aos meios portadores das ondas de som ou ondas no mar; havia também uma variável auxiliar para o tempo, o chamado tempo local, não diretamente acessível á verificação experimental e necessária em um teorema – e com o auxílio da qual era possível calcular os fenômenos magnéticos em corpos em movimento. Havia também a hipótese de um estranho encurtamento no comprimento de corpos na direção de seu movimento em relação ao Éter. Essas hipóteses tiveram que ser incorporadas por Lorentz à sua teoria para que ele assim pudesse explicar o motivo pelo qual o famoso experimento de Michelson e Morley não era capaz de fornecer a menor indicação do movimento da Terra pelo Éter. Einstein e Besso conversavam à exaustão. Repentinamente, uma luz se fez no semblante de Einstein, mas ele se cala e parte, com uma desculpa esfarrapada. Besso suspira, desconcertado, mas ele conhece seu amigo o suficiente para não tomar aquela atitude como uma ofensa pessoal. No dia seguinte Einstein retorna com um sorriso maroto e, antes de cumprimentá-lo, diz laconicamente: “Graças a você solucionei completamente meu problema”. Aproximadamente cinco semanas depois, no dia 30 de junho de 1905, Einstein submeteu aos Annalen der Physik o artigo que, sob o título “Acerca da Eletrodinâmica dos Corpos em Movimento”, inauguraria uma era e fundaria a Teoria Especial da Relatividade. O trabalho não traz quaisquer referências – apenas um agradecimento a seu fiel amigo e colega do Escritório de Patentes Michelle Besso. 

Infelizmente, relatos históricos que narrem o momento da criação da Teoria da Relatividade de maneira tão plástica não existem. Mas mesmo que fosse possível reconstruir em detalhes tal conversa, quem sabe talvez dos relatos de uma empregada, em que contribuiria tal narrativa para nossa compreensão de uma revolução científica como foi a Teoria da Relatividade?

        

Neste trabalho procuraremos tornar essa revolução científica compreensível através de uma abordagem que, partindo de fontes de conhecidos detalhes biográficos, coloca-a dentro do contexto de mudanças dos Sistemas de Conhecimento, como o fazemos no Instituto Max Planck de História da Ciência. Tais Sistemas de Conhecimento mudam tipicamente numa escala de tempo de longa duração, nos quais não apenas o conhecimento científico mas também outros níveis do conhecimento participam. Neste cenário a pergunta a respeito da criação da Teoria da Relatividade deixa de ser apenas uma pergunta sobre as circunstâncias da “Eureka” de Einstein naquele maio de 1905 mas sim uma pergunta sobre como os insights teóricos de Einstein se relacionam com os outros níveis de conhecimento, em particular com aquele nível que determina nossa compreensão diária dos conceitos de tempo e espaço.

Problemas de fronteira na Física Clássica

Mas como teria sido possível que uma conversa entre Einstein e Besso naquele maio de 1905 possa ter dado início a uma processo de consequências tão amplas para a mudança dos Sistemas de Conhecimento? Naturalmente tal conversa representou apenas um ponto final de um longo processo. Einstein havia se envolvido praticamente desde sua juventude com problemas da Eletrodinâmica – afinal sua família fabricava equipamentos elétricos. Já com dezesseis anos o jovem Albert escreve um texto sobre o Éter como intermediador dos fenômenos elétromagnéticos e ópticos. No ano seguinte ele se pergunta como uma onda de luz pareceria para um observador que se movesse ele próprio com a velocidade da luz na direção da propagação desta onda. Deveria se observar uma espécie de onda estacionária, mas algo assim parecia não existir. Este Gedankenexperiment  juvenil traz também à tona a questão a respeito de qual seria a velocidade da luz medida por tal observador. A resposta a esta pergunta parecia depender basicamente do modelo adotado como base para o Éter. Em um Éter em repouso, ou seja, que não fosse arrastado pelo sistema em movimento e pelo observador, a velocidade da luz relativa ao sistema em movimento deveria sempre mudar.

                                                                      

Figura 1: É apenas por meio do estudo de problemas da fronteira da Física Clássica que se pode averigüar o quão compatíveis são os conceitos das diferentes áreas. A descoberta de incoerências conceituais à margem de um problema concreto serve de motor à inovação científica.

Este Gedankenexperiment deixa claro que os problemas com os quais Einstein se ocupou eram de um tipo muito especial e estavam relacionados com a estrutura interna dos Sistemas de Conhecimento da Física Clássica. Problemas como o da propagação de ondas em referenciais em movimento se encontram – como na verdade os problemas da Eletrodinâmica de corpos em movimento – na região fronteiriça entre a Eletrodinâmica e a Mecânica e pertencem assim à classe de problemas com os quais a mudança da Física Clássica para a Moderna se concretizou.

 

A Física Clássica divide-se primordialmente em três áreas, cada qual com conceitos próprios: a Mecânica, a Teoria do Calor e o Eletromagnetismo. Nas fronteiras entre estas áreas encontravam-se aqueles problemas nos quais diferentes conceitos básicos se sobrepunham. Só através do estudo destes problemas de fronteira é que se poderia saber até que ponto os diferentes conceitos das três diferentes áreas eram coerentes entre si. Por outro lado, o descobrimento de incoerências conceituais quando associado a um problema concreto funciona, tipicamente, como motor de inovações científicas, pois toda tentativa de resolver um problema concreto obriga concomitantemente a que repensemos os conceitos envolvidos e pode, pela transformação destes conceitos ou de teorias inteiras, abrir novos horizontes.

Por este motivo os problemas de fronteira da Física Clássica puderam se tornar os pontos de partida para a superação destas mesmas fronteiras. O problema da radiação térmica do corpo negro em equilíbrio, no qual Max Planck houvera trabalhado, era um problema deste natureza por se encontrar na fronteira entre a Teoria do Calor e a Teoria da Radiação do Eletromagnetismo. Este problema tornou-se um dos cernes da Mecânica Quântica em grande parte devido estar ele no centro de um trabalho publicado por Einstein de 1905 além de seus outros três trabalhos revolucionários. O problema do movimento browniano, este também objeto de um trabalho de Einstein no seu annus mirabilis, encontrava-se na fronteira entre a Mecânica e a Teoria do Calor e veio a ser um ponto de partida da moderna Mecânica Estatística. Finalmente a Eletrodinâmica dos corpos em movimento, o brinquedo preferido de Einstein, engloba, como já mencionado, problemas de fronteira entre a Mecânica e o Eletromagnetismo, e dela desenvolveu-se a Teoria da Relatividade. Em outras palavras, todas as mudanças conceituais importantes da Física do início do século XX tiveram sua origem em problemas nas fronteiras da Física Clássica.

Do surgimento da Teoria da Relatividade Especial pode-se vislumbrar um exemplo de como tal mudança se concretiza como resultado da interação entre o conhecimento disponível da Física de então com o ponto de vista individual de um pesquisador. Independente do que a perspectiva de Einstein em pontos específicos possa ter determinado, ela necessariamente contribuiu para que sua atenção fosse desviada para aqueles problemas de fronteira da Física Clássica. Esta perspectiva se desenvolve, como mostraremos a seguir, em três etapas:

• Fase da Experimentação.

• Fase da Teorização.

• Fase da Reflexão.

Em um certo sentido todas as três fases foram revolucionárias. As duas primeiras, no caso de Einstein especialmente, foram na verdade apenas subjetivas, ao passo que somente a terceira fase, a Fase da Reflexão, foi motivo de uma revolução na história do conhecimento na Física.

 

Figura: A aberração pode ser explicada pela superposição das velocidades da luz e da Terra: dependendo da direção do movimento terrestre em sua órbita a luz de uma estrela parece vir de diferentes direções. No nosso dia-a-dia experimentamos também um fenômeno análogo: quando o movimento vertical de queda da chuva se combina com o movimento de um pedestre, ele se verá obrigado a inclinar ligeiramente o guarda-chuva para a frente para não se molhar. Para ele, a chuva cai obliquamente (de Banesh Hoffman , Relativity and its Roots, Dover 1983, p. 59). 

A fase da Experimentação

A fase da experimentação foi marcada sobretudo pelos incessantes esforços de Einstein em corroborar, experimentalmente, o movimento da Terra pelo Éter, contribuindo assim com um ambicioso espírito de pioneirismo em uma área então no estado-da-arte da pesquisa. Isto é um fato, embora o material disponível não permita que tiremos conclusões sobre estes experimentos. Já no verão de 1899 ele planejou experimentos sobre radiação com seu antigo professor Conrad Wüest em Aarau, um dos pioneiros na pesquisa dos raios-X na Suíça. Destes experimentos em colaboração com Wüest, Einstein esperava primeiramente obter uma resposta à pergunta sobre qual das duas grandes correntes da Teoria da Eletricidade de então correspondia à realidade física: a interpretação atomística da eletricidade, como era amplamente difundida no continente, ou a visão calcada na tradição Maxwelliana que tinha por base a existência de um meio contínuo da eletricidade. A realização dos experimentos planejados foi no entanto postergada. O diretor da Escola de Aarau, o Reitor Wüest, tinha aparentemente outras prioridades. Mas logo, no final do verão de 1899, Einstein teve uma idéia acerca de um estudo: determinar a influência que o movimento relativo de corpos com relação ao Éter luminífero teria sobre a velocidade de propagação da luz em corpos transparentes. Um forte argumento a favor do repouso deste Éter luminífero era o fenômeno da chamada aberração (v. figura).

Quando se observa a posição de uma estrela ao longo do ano de diferentes posições ao longo da órbita de nosso planeta, constata-se que ela sofre oscilações regulares. Se a estrela observada está muito distante, estas flutuações em sua posição aparente não podem ser resultado da paralaxe, quer dizer da variação do ângulo sob o qual ela é observada. Ela poderia sim, como já houvera notado Bradley no ínício do século XVIII, estar muito mais relacionada à composição da velocidade da luz emitida pela estrela com a velocidade do movimento da Terra, de modo que a velocidade da luz da estrela pareceria vir de diferentes direções em função do movimento terreste.

 

 

Em uma análise mais pormenorizada do problema da aberração surgem no entanto duas dificuldades: primeiro, se por hipótese toma-se a luz como sendo um movimento ondulatório num meio como o Éter, a adição de velocidades vale somente se for feita a hipótese adicional de que este meio luminífero se encontra em repouso — caso contrário surgem várias complicações. Eintein lembrar-se-á mais tarde que considerações sobre o problema da aberração o acompanharam em seu caminho até a Teoria Especial da Relatividade. De qualquer maneira elas estavam em concordância com sua convicção, expressa em uma carta no verão de 1899, de que não fazia sentido falar sobre um movimento do Éter.

A segunda dificuldade para se compreender a aberração surge do fato que, em se considerando que para observar estrelas é necessário recorrer ao uso de telescópios, é necessário levar em conta não apenas a propagação da luz num pressuposto Éter mas também em um meio óptico transparente, como por exemplo no vidro. Porém, em tais meios, a luz se propaga com uma velocidade menor que no Éter, de modo que assim o efeito da aberração deveria sofrer alterações quando um meio transparente entrasse no processo. As observações contudo mostravam que a aberração era totalmente independente do fato da luz ter ou não atravessado um meio. Este fato já havia sido explicado em 1818 por Fresnel com a hipótese de que meios que se movem com a Terra pelo Éter em repouso, arrastam este junto consigo com uma certa fração de sua velocidade.

Mas qual o significado exatamente deste “arrasto do Éter” para um meio em movimento? Seria talvez possível verificar diretamente este fato ou seria ele apenas uma compensação hipotética para explicar a ausência das flutuações na aberração normal? Esta pergunta guarda uma estreita relação com o experimento de Einstein acerca da influência que o movimento de corpos em relação ao Éter luminífero tem na velocidade de propagação da luz em corpos transparentes. Um experimento como o planejado por Einstein poderia provavelmente produzir evidências diretas deste arrasto.

        

Tal experimento fora já no entanto feito algumas décadas antes, em 1851, por Fizeau e confirmado, de maneira aproximada, a existência do coeficiente de arrasto de Fresnel. Não sabemos o quão familiarizado Einstein estava com estes desenvolvimentos e se era sua pretensão ele mesmo refazer os experimentos de Fizeau de maneira mais precisa ou utilizando uma variante deste. Einstein não se deixa abater pelas dificuldades e atira-se, com entusiasmo, sobre um artigo de revisão de Wilhelm Wien, no qual se discute os mais importantes experimentos a respeito da questão da participação do Éter luminífero no movimento dos corpos.

Até aproximadamente o outono de 1901 há evidências a respeito dos esforços experimentais de Einstein. Não há aqui praticamente quaisquer resultados empíricos dignos de nota mas é provável que isto tenha reforçado nele a crença de que a Eletrodinâmica dos corpos em movimento continuava, como antes, uma área com muitas questões em aberto, em particular no que tangia ao duvidoso papel o Éter, cujo movimento em relação à Terra aparentemente não era experimentalmente corroborável. Ao final de sua fase de experimentação Einstein se tornou ciente que todos os fatos empíricos necessários a uma Eletrodinâmica de corpos em movimento encontravam-se sobre a mesa.

POSTED BY SELETINOF AT 8:35 PM

A FÍSICA CLÁSSICA DE CABEÇA PARA BAIXO II – Como Einstein descobriu a Teoria da Relatividade Especial

       

A Fase da Teorização

Ao final de sua fase de experimentação, Einstein sentiu-se encorajado a pensar em uma Eletrodinâmica sem o Éter. Com este objetivo inicia-se a sua segunda fase de envolvimento com a Eletrodinâmica dos corpos em movimento, a fase da teorização. A postura de Einstein é caracterizada nesta fase pela procura de uma fundamentação conceitual de toda a Física, que ele espera encontrar com o auxílio de uma espécie de Atomismo interdisciplinar. Muitas das suas elucubrações, que nos chegaram através de suas cartas, são na realidade baseadas em tentativas de abordagens microscópicas que expliquem a interrelação de fenômenos físicos aparentemente díspares, como por exemplo a relação entre as condutividades térmica e elétrica dos metais.

O Atomismo interdisciplinar de Einstein o leva, entre os anos de 1900 e 1905, a romper radicalmente com a tradição da Óptica e da Eletrodinâmica do século XIX. Este ropimento porém não pode ser ainda comparado à revolução causada pelos trabalhos de 1905. Ele representa acima de tudo a tentativa de concluir uma caminhada dentro do âmbito conceitual da Física Clássica que havia sido em grande parte já percorrida na fase anterior mas que fora interrompida. Einstein decidiu-se por trabalhar numa teoria corpuscular da radiação, análoga àquela que Newton havia criado no século XVII — não obstante as evidências indiscutíveis que desde o começo do século XIX apontavam para uma teoria ondulatória da luz. A teoria corpuscular de Einstein para a radiação parecia conter a chave para um grande número de fenômenos com os quais ele se ocupara durante seus tempos de estudante, entre eles os processos de geração e transformação da luz, para os quais novos resultados experimentais estavam disponíveis. Ela coincide também com uma época na qual a questão “onda ou partícula” se apresentava sob nova roupagem – na realidade não necessariamente em relação à luz, mas por exempo para os recém-descobertos processos radioativos como a radiação de Röntgen.

De qualquer maneira para Einstein deve ter sido um argumento contundente o fato que uma teoria corpuscular da luz permitiria olhar simultaneamente um grande número de problemas por um novo ângulo, entre eles o problema da radiação do corpo negro para o qual Planck houvera proposto sua fórmula e que, sem dúvida, representava “o problema” da fronteira entre a Teoria do Calor e a Teoria da Radiação Eletromagnética. Partindo da hipótese que a radiação na cavidade do corpo negro pudesse ser encarada, sob a ótica da teoria corpuscular, como um apanhado de partículas de luz, então o equilíbrio termodinâmico desta radiação poderia ser determinado pela teoria cinética dos gases de maneira a se obter uma espectro de radiação que concordasse, com um altíssimo grau de precisão, com os resultados experimentais. A teoria corpuscular especulativa de Einstein para a luz foi, na realidade, a base heurística comum aos seus trabalhos sobre a Hipótese do Quantum de Luz e a sua Eletrodinâmica dos corpos em movimento. Foi graças ao seu interesse na possibilidade de se construir pontes entre áreas específicas da Física por meio do Atomismo que seus trabalhos do miraculoso ano de 1905 sobre o movimento browniano e a determinação de dimensões moleculares devem sua existência.

Também a Eletrodinâmica dos corpos em movimento ganha uma nova face quanto olhada sob esta perspectiva, pois era de se esperar que para esta nova teoria corpuscular da luz as leis da Mecânica, em particular o Princípio da Relatividade de Galileu e a conhecida composição de velocidades continuassem válidas. A teoria corpuscular proporcionava também a explicação mais simples imaginável para a aberração como consequência da composição das velocidades da luz e da Terra, sem necessidade de recorrer à hipótese da existência de um Éter, sobre cujo movimento poder-se-ia quando muito apenas especular. Em uma teoria corpuscular da luz, construída sobre os fundamentos da Mecânica, a velocidade da luz não pode ser mais uma constante como na teoria do Éter em repouso, mas deveria ser uma função da velocidade da fonte da mesma maneira que a velocidade de um projétil depende da velocidade do canhão que o dispara.

Porém, ao passo que a Teoria do Éter em sua forma Lorentziana explicava praticamente todos os fenômenos ópticos e eletromagnéticos, a teoria corpuscular encontrava-se, quando muito, no berço e, já quando confrontada com problemas simples como a reflexão da luz por um espelho, se via obrigada a lançar mão das mais estranhas premissas. Em outras palavras, também nesta segunda fase de seu trabalho Einstein se encontrava num caminho sem saída. Enquanto o resultado principal da primeira fase fora o de que todos os fatos experimentais relevantes estavam dispostos sobre a mesa, o resultado da segunda fase era que, de uma certa maneira, o mesmo se poderia dizer com relação aos insights teóricos para uma Eletrodinâmica — e estes levavam por um caminho que não passava pela Teoria de Lorentz.

A Fase da Reflexão

No centro da terceira e decisiva fase do nascimento da Teoria da Relatividade Especial se encontra a reinterpretação da Teoria de Lorentz por Einstein. Tecnicamente não havia praticamente nada em que essa teoria pudesse ser melhorada. Até mesmo aquelas transformações com as quais os fenômenos em um referencial em movimento podem ser deduzidos a partir das conhecidas leis num referencial em repouso já tinham sido obtidas por Lorentz, primeiramente em 1895 de maneira aproximada e então em 1899 de maneira exata. Em 1904 Lorentz finalmente apresentou uma teoria sistemática e abrangente e pôde, com a ajuda de suas transformações, explicar em princípio todos os fenômenos da Eletrodinâmica de corpos em movimento. O matemático francês Henri Poincaré chamou estas, que se tornariam posteriormente uma das peças centrais da Teoria da Relatividade, de Transformações de Lorentz. Em sua formulação a Teoria de Lorentz abrangia uma série de estranhos fenômenos, pelos quais a Teoria da Relatividade é hoje conhecida: a contração do comprimento bem como a retardação de processos como função do sistema inercial do observador, e até mesmo o aumento da massa de um corpo com sua velocidade.

No entanto Lorentz associou às suas transformações uma interpretação que difere fundamentalmente daquela da futura Teoria da Relatividade. Para Lorentz não se tratavam de transformações que tinham por objetivo garantir que as leis que valessem num referencial fixo também valessem num que se movesse com velocidade uniforme, fazendo assim justiça ao princípio da relatividade clássica. Para ele valiam ainda, acima de tudo, as Transformações de Galileu da Física Clássica, que porém só garantem o princípio da relatividade na Mecânica. As transformações criadas por Lorentz eram, para ele, de maneira alguma uma alternativa às transformações clássicas, mas um complemento a estas. Elas pertenciam primordialmente à Eletrodinâmica e eram parte de um teorema por ele chamado Teorema dos Estados Correspondentes, o qual permitia, através da introdução de certas grandezas auxiliares, a predição de processos eletrodinâmicos para corpos em movimento. Segundo Lorentz estes processos estavam sujeitos a leis completamente diferentes daquelas que os mesmos processos obedeciam num Éter em repouso. Através da introdução de suas sofisticadas grandezas auxiliares lhe foi possível porém achar uma explicação do motivo pelo qual estas outras leis não se refletiam em fenômenos observáveis, como por exemplo no experimento de Michelson e Morley. Lorentz considerava que estas grandezas auxiliares – como por exemplo o tempo local – não eram diretamente observáveis.

       

A Teoria de Lorentz se sobressai não apenas pelo seu excepcional sucesso empírico como também pela sua complexidade e argumentação labiríntica, razões de seu sucesso. Ela propiciou assim um ponto de partida natural para um processo de reflexão, que sempre se observa em momentos decisivos da historia da ciência, e que forma o cerne da terceira fase do desenvolvimento de Einstein. Este processo permite que elementos periféricos de uma estrutura de conhecimento complexa e marcada por tensões internas se tornem pontos de partida de uma reconstrução que, embora levando ao estabelecimento de uma nova e ampla estrutura, ainda está assentada sobre fundamentos já antes disponíveis — de maneira análoga a que vemos na História da Arquitetura ou das construções. Usando uma metáfora histórico-filosófica pode-se caracterizar este processo como um “colocar de cabeça para baixo” ou — numa metáfora histórico-científica — podemos descrevê-lo como um Processo Coperniano, pois processos de ruptura conceitual se completam de maneira semelhante à Revolução de Copérnico, que também criou um novo sistema de mundo a partir da colocação, no centro, de uma estrela antes periférica, o Sol, mas que para isto fez uso do complexo maquinário da Astronomia já então desenvolvido ao invés de iniciar por uma tabula rasa.

Para a Teoria Lorentziana o Éter era um conceito central e as novas variáveis para o tempo e o espaço apenas grandezas auxiliares. Na Teoria da Relatividade, ao contrário, o Éter não desempenha qualquer papel, ao passo que as variáveis auxiliares de Lorentz tornam-se os novos e fundamentais conceitos de Tempo e Espaço. O maquinário dedutivo, em particular as Transformações de Lorentz entre sistemas inercias em movimento uniforme relativo, permaneceram intocados por esta mudança do centro conceitual. Embora para uma geração mais jovem seja mais fácil completar este processo de reflexão, não necessariamente o processo está ligado a uma mudança de gerações. Em todo caso ele estabelece uma mudança de perspectiva. Einstein tinha a seu dispor tal perspectiva nova, principalmente pelo seu envolvimento com os problemas acima mencionados da fronteira da Física Clássica. Pelo seu trabalho com o problema da radiação térmica ele chegou neste caso á conclusão de que a hipótese de um Éter contínuo era incondizente com a existência de um equilíbrio térmico da radiação. Este insight teve duas consequèncias revolucionárias: ele legitimou uma teoria quântica da luz, inicialmente desenvolvida por Einstein de forma apenas especulativa e transformou sua negação do conceito do Éter, a princípio também especulativa, em uma condição indispensável do seu modo de pensar. A Teoria da Relatividade Especial de 1905 nasceu do encontro dos pontos de vista únicos de Einstein acerca da crise dos fundamentos da Física Clássica com a abrangente resposta de Lorentz ao problema da Eletrodinâmica de corpos em movimento.

Pela perspectiva de Einstein a situação era muito mais crítica que pela de Lorentz. Enquanto para Einstein o Éter como portador dos fenômenos eletromagnéticos não era mais uma questão a ser tratada, faltava a ele ainda – ao contrário de Lorentz – não apenas uma base para a interpretação física das grandezas auxiliares de Lorentz como também a fundamentação da premissa decisiva de que a velocidade da luz no éter era uma constante. Por outro lado a aberração e o experimento de Fizeau legitimavam o uso de um tempo local, introduzido por Lorentz, como algo fundamentalmente correto. A perspectiva Einsteniana deslocou justamente para o centro da sua atenção estes elementos que guardavam a chave para uma solução final. Diferentemente de Lorentz, para Einstein o Princípio da Relatividade e a Constância da velocidade da luz eram igualmente importantes, embora não fossem naquele momento reconciliáveis – ao menos enquanto se tomasse a adição clássica de velocidades como base da teoria.

Os elementos da Teoria de Lorentz que se mostraram particularmente problemáticos tinham em comum o fato de terem uma origem cinemática. Do ponto vista de Einstein isso torna uma mudança de nível plausível – da Eletrodinâmica para a Cinemática. Quais eram assim as implicações da Eletrodinàmica de Lorentz no comportamento cinemático de corpos em movimento? Evidentemente dela poderia se concluir que corpos e processos em um referencial em movimento uniforme comportar-se-iam de maneira diferente de quando estivessem em repouso. Se fosse possível explicar este comportamento estranho não mais em nível da Eletrodinâmica mas sim da Cinemática, talvez estivesse aí a chave para o problema.

Até este ponto praticamente cada etapa do raciocínio de Einstein foi resultado obrigatório do encontro de seu ponto de vista especial com a Teoria Eletrodinâmica de Lorentz. Mas agora uma fase de reflexão que fosse substancialmente além desta teoria se fazia necessária ou, melhor dizendo, retrocedesse para antes dela. Pois agora trata-se de lidar com a questão de como é possível, em primeiro lugar, verificar este comportamento estranho de corpos e processos em referencias móveis. “Como se comportam então escalas e relógios em tais sistemas?”. “O que significa exatamente quando se diz que um evento acontece simultaneamente a outro evento ou como se pode determinar isto?”. É bem possível que tenha sido Besso quem tenha feito essas astutas perguntas de criança para Einstein, naquela manhâ de maio de 1905.

Tais perguntas permitiram a Einstein reconhecer no problema da simultaneidade de eventos em dois sistemas em movimento relativo o passo fundamental para a solução de seu problema. Estas perguntas encontraram ressonância em suas leituras sobre Filosofia, em particular nos escritos de David Hume e Ernst Mach, os quais ele havia anteriormente estudado de maneira intensiva com seus amigos da Academia Olimpia, um grupo de leitura e discussão fundado por Einstein em Berna. Do pano de fundo destas leituras torna-se claro que o conceito de tempo não é uma coisa que possa ser vista como algo pré-estabelecido, mas é antes de tudo uma construção complexa – e a determinação da simultaneidade de eventos em diferentes lugares requer uma definição baseada num método prático. O método descoberto por Einstein – a sincronização por sinais de luz de relógios espacialmente separados – tinham inicialmente pouco a ver com o complicado problema físico com o qual ele se deparava. Ele é antes de tudo um método coerente com nossas visão diária de medidas de tempo e de intervalos temporais e era até uma prática comumente utilizada então, como Einstein bem o sabia de suas leituras de revistas de popularização da ciência.

O recurso a este método prático expõe uma certa arbitrariedade na determinação da simultaneidade em referenciais que se movem uniformemente entre si. Pois o método pensado por Einstein valia inicialmente apenas dentro de um referencial – estivesse ele parado ou se movendo. Partindo deste background torna-se assim pela primeira vez concebível pensar até que ponto o comportamento de relógios e réguas poderia depender do movimento relativo de um referencial, como parecia dizer a Teoria de Lorentz.

A arbitrariedade na relação entre as definições de tempo em diferentes referenciais, da qual Einstein se tornou desta maneira ciente, poderia ser derrimida apenas de duas maneiras. Poder-se-ia introduzir a hipótese que a determinação da simultaneidade pelo método de Einstein deveria levar ao mesmo resultado, independentemente do estado cinemático do referencial – e assim concluir pelo caráter absoluto do tempo, como na Física Clássica – ou poder-se-ia introduzir a hipótese que não o tempo, mas a velocidade da luz, independentemente do movimento do referencial, deveria permanecer a mesma, uma hipótese a qual Einstein privilegiou em função do sucesso da Eletrodinâmica de Lorentz, apesar de suas consequências não intuitivas. Pois, em aceitando esta última hipótese, tem-se como resultado a relatividade da simultaneidade como função do movimento do referencial e todas as consequências intrigantes da Teoria Especial da Relatividade.

        

O Início de uma Revolução

A partir do pano de fundo desta reconstrução pode ser que ao final a conversa de Einstein com Besso em maio de 1905 tenha sido realmente o momento decisivo da criação da Teoria Especial da Relatividade. Ela pode ter ajudado Einstein nas reflexôes cruciais pelas quais ele conseguiu unificar dois níveis do conhecimento – o teórico e o prático – de uma forma inovadora. Pois como pudemos ver suas cogitações sobre os fundamentos do conceito de tempo ligaram sim um modelo fundeado no conhecimento prático sobre a medida de tempo em diferentes locais com uma previsão teórica sobre a propagação da luz, cujas bases se encontravam em estudos especializados da Eletrodinâmica de corpos em movimento. Foi apenas depois desta ligação que estes estudos retroagiram sobre nosso conceito de tempo e espaco e os trabalhos de Einstein de 1905 tornaram-se o ponto de partida de uma revolução científica que não se restringiu a sua área específica nas Ciências. A emergência desta revolução a partir da interação entre dois níveis de conhecimento explica também sua especificidade histórica, ou seja, a razão pela qual a reflexão sobre o tempo por Hume ou até mesmo por Aristóteles, não levou ao reconhecimento da relatividade da simultaneidade. Pois o Postulado da Constância da Velocidade da Luz, sobre o qual está baseado o conceito de Tempo Einsteniano, foi fruto de um desenvolvimento de longa duração dos sistemas de conhecimento da Física Clássica e representam a quintessência da Eletrodinâmica do século XIX e de seus problemas na fronteira com a Mecânica.

Este artigo é a versão resumida de uma palestra proferida pelo autor em 15 de janeiro de 2004 no âmbito dos Seminários Einstein da Universidade de Ulm, e será publicado em sua versão completa na forma de livro.

Jürgen Renn
Instituto Max Planck para a História da Ciência
Wilhelmstrasse 44
10117 Berlin Alemanha 

 

 

Nota do Tradutor

O tradutor gostaria de expressar seu agradecimento ao autor pelo apoio à iniciativa desta tradução e a disponibilização de seu trabalho na rede mundial de computadores, tornando-o assim acessível a um amplo público de língua portuguesa.

Fontepesquisada: http://www.if.ufrgs.br/spin/2004/spin403/renn/renn.html

POSTED BY SELETINOF AT 8:34 PM

 

LOS ENIGMAS QUE OCULTA EL UNIVERSO

     

 

ENTREVISTA CON LEONARD SUSSKIND

Leonard Susskind es catedrático de Física teórica en la Universisdad de Stanford. Entre sus múltiples contribuciones a la física destaca la teoría de las cuerdas y su aplicación al estudio de los agujeros negros. Susskind, además, se ha interesado en divulgar sus teorías a un público no especialista, por lo que ha conseguido diversos galardones.

 

 

Einstein tenía un sueño, mejor dicho, una pesadilla. No podía aceptar que su relatividad general no fuera compatible con la mecánica cuántica.

El sueño que persiguió durante sus últimos 30 años fue encontrar una teoría que fuera válida tanto para el mundo que vemos, el macroscópico, como para el mundo atómico. Una teoría unificadora, la “teoría del todo”. No lo consiguió.

Pero ahora tenemos una candidata, la teoría de las supercuerdas. Hablaremos de ella con uno de sus mayores expertos, Leonard Susskind. Debatiremos con él la posibilidad de la existencia de más universos, de más dimensiones, y del principio antrópico. 

La segunda parte del programa es un reportaje especial grabado en el Observatorio del Roque de los Muchachos en la isla de la Palma (vea los videos del YouTube que acompaña el texto). 

Uno de los más avanzados del mundo. Allí preguntaremos a cosmólogos, astrofísicos y físicos de partículas cuáles son los temas más candentes de la investigación astrofísica actual, las fronteras del conocimiento científico del universo. Si apasionante es relatarles lo que hemos aprendido, quizás lo es más pensar en lo que todavía nos falta por descubrir, los verdaderos enigmas que oculta el universo.

PRIMERO BLOQUE 

Punset:
Sería una tontería no empezar por esos temas que no han tenido una respuesta, durante tantos años. Cosas como… ¿Sabes la pregunta que te voy a hacer? No creo que la gente de la calle…

Susskind:
No creo que sea cómo saber el tiempo que hará mañana …

Punset:
No. Pero si la gente estuviera aquí te preguntarían: por favor, por favor, dinos qué había antes del Big Bang.

Susskind:
¿Qué había antes del Big Bang?

Punset:
si es que hubo alguna cosa…

Susskind:
En realidad no lo sabemos con certeza. Algunos creen que no había nada, otros – entre los que me incluyo – creen que el Universo creció increíblemente rápido, en un proceso como el de hinchar un globo muy rápidamente, y esto se llama inflación. La inflación es la teoría que explica lo que sucedió antes de lo que sí explica la teoría estándar del Big Bang. ¿Pero qué pasó antes de eso? Bueno, no es seguro, pero…

Punset:
Pero habría algo… quiero decir… había un cerebro cero, o …

Susskind:
En algún momento, cuando retrocedemos, perdemos el conocimiento de las leyes de la naturaleza que nos pueden explicar un pasado tan lejano. Ahora tenemos ideas que nos llevan todavía más allá, incluso a un tiempo en que el Universo simplemente se estaba inflando muy rápidamente… pero ¿cómo llegamos allí? No lo sabemos. Mientras el Universo se estaba inflando rápidamente, creemos que se podrían haber forma unas pequeñas burbujas, que a su vez empezaron a desarrollarse, y nosotros vivimos en una de esas burbujas. Y las burbujas son como las burbujas de cava. Sucedió lo mismo que sucede cuando se descorcha una botella de cava, y de repente…

Punset:
… zas, todo el universo, como el que parece que conocemos…

Sussking:
…de una de esas pequeñas burbujas que empezó a expandirse. Y seguramente nosotros vivimos en una burbuja así, pero es posible que haya muchísimas burbujas más en el exterior. Algunas son muy hostiles. ¿Cuál es la palabra adecuada? Letales, son letales para la vida. No se puede vivir allí, se expanden demasiado rápido, o son demasiado calientes o demasiado frías … siempre hay algo que no está bien… 

SEGUNDO BLOQUE 

Punset:
Cuando estoy con algunos amigos del mundo de la física, y están hablando sobre las diferencias entre las teorías de la física cuántica, o del mundo cuántico, y el mundo macroscópico, siempre dicen –para que no se les pille en un error– que las leyes de las física, o del mundo, son las mismas. Pero tu dices que no, que todas las leyes no son las mismas, que depende de la burbuja…

Susskind:
Los cosmólogos son un poco diferentes de los físicos, porque su interés se centra en el Universo: cómo se creó, su tamaño, su forma, … Y los físicos están interesados en las leyes de la naturaleza tal como se pueden observar en un laboratorio. Los físicos siempre han adoptado el punto de vista de que las leyes de la naturaleza son únicas y de que había siempre un tipo especial de matemáticas, unas matemáticas con unas reglas desconocidas, cuyas ecuaciones, cuando se pudieran resolver, explicarían por qué el mundo es como es: por qué el electrón tiene ese peso, por qué el fotón tiene esa forma.. En cambio los cosmólogos observaron el mundo exterior y vieron algo diferente. Vieron el mundo lleno de coincidencias, coincidencias arbitrarias, conspiraciones accidentales entre los números, … sin una simplicidad particular, sin una particular belleza matemática, pero con un modelo particular que lo gobernaba todo, y ese modelo en particular era que las reglas, las leyes, el entorno, … eran exactamente los que se necesitaban para que se pudiera formar la vida. Antes de Darwin, la existencia de algo tan maravilloso como un globo ocular era una prueba de la existencia de Dios. Ahora, cuando se mira el Universo, se tiende a decir que es muy “amable”, y mucha gente piensa que esto debe ser porque alguien lo debió hacer así para que existiéramos. Lo que necesitamos es un principio del mismo tipo del que utilizó Darwin para explicar por qué el universo es tan “amable” sin necesidad de invocar a las fuerzas sobrenaturales. El punto de vista del científico, que cree o no cree en Dios, es explicar la naturaleza sin invocar a las fuerzas sobrenaturales, y puesto que es nuestro trabajo, tenemos que hacerlo.

Punset:
A esto le llamas principio antrópico.

Susskin:
Bueno, quizá yo lo habría llamado de una forma diferente…  

     

TERCER BLOQUE

Punset:
Nos parece tan difícil comprender que puede haber otras dimensiones que sean muy pequeñas, escondidas en algún sitio…

Susskin:
Esta es parte de la cuestión. Creemos… aunque no hay ninguna razón, bueno, de hecho hay razones matemáticas para creer en lo más profundo de la teoría de cuerdas, que existen otras dimensiones además de las tres que vemos: arriba y abajo, derecha e izquierda y adelante y atrás. Hay más, en algún sitio que no podemos ver porque son demasiado pequeñas. De modo que es posible que en otro lugar –no sólo posible: tiene que ser así–, en alguna otra burbuja, la mayor parte de las dimensiones sean grandes como las dimensiones que podemos ver, y unas pocas de ellas sean pequeñas. Este sería un mundo en el que la gente, si pudiera vivir en él, tendrían arriba y abajo, derecha e izquierda, adelante y detrás, y también pompus y rompus, no lo sé, alguna otra cosa, algún otro tipo de dirección. ¿Por qué no vivimos en un mundo que tenga arriba y abajo, lados, y adelante y atrás, y pompus rompus? La razón es que no se podría vivir en un mundo que tuviera una dimensión más. Todo tipo de cosas irían mal, particularmente por lo que respecta a la química. En el lenguaje corriente, lo que la gente entiende por una teoría es: pienso esto o aquello; lo que un físico quiere decir cuando habla de teoría consiste en un marco matemático extremadamente bien definido que permite describir las cosas. De acuerdo con las mejores ideas de la mejor teoría que tenemos, que es la teoría de cuerdas, el número de estas burbujas es enorme y también es enorme la diversidad de los diversos tipos de entorno que hay. Hay todo lo que se pueda imaginar: lugares donde los electrones son más pesados que los protones, o donde los protones son más pesados que los electrones, todo tipo de posibilidades diversas, y sólo una pequeña fracción de ellas es vitalmente posible. Y ahí es donde se encuentra la vida, no hay nada metafísico en ello, nada sobrenatural. No hay ninguna idea de que un dios benevolente hizo el universo para que pudiéramos vivir en él… sino que hay grandes tipos de entorno que fueron el producto de este proceso, y sólo una fracción muy pequeña de ellos fueron, como tu dices, “amables”. 

        

CUARTO BLOQUE

Punset:
Leonard, te das cuenta de que si miramos la filosofía occidental, o la historia de la filosofía, vosotros, los físicos, las personas que insistieron, ante ideas dogmáticas e ideas no demostradas, en que todo el conocimiento debería someterse a la prueba de la experimentación, vosotros que fuisteis los que nos proporcionasteis esta idea, ahora estáis promoviendo ideas –por favor, corrígeme– que tienen coherencia matemática pero que probablemente nunca podrán ser experimentadas. ¿Es así?

Susskin:
Nunca digas nunca jamás. Lo que hacemos es construir una teoría y luego testarla de diversas formas teóricas. Son siempre elementos de la teoría los que intervienen en la comprobación de estas cosas. Recuerdo muy claramente cuando surgió la idea de los quarks, ¿sabes lo que es un quark? Un quark es lo que hay dentro de los protones y de los neutrones, y que no puede salir de ellos. De manera que cuando los físicos oyeron decir que en los protones y en los neutrones había quarks, y que un quark no se podía separar para examinarlo, dijeron: Esto no es ciencia. Si no se puede sacar, y no se puede examinar, y no se pueden hacer experimentos con el quark mismo, entonces simplemente no es ciencia y no creemos en los quarks, porque la ciencia exige que seamos capaces de hacer observaciones directas. Bueno, con el tiempo la gente se fue acostumbrando a la idea de que los quarks no se podían sacar, y se cambiaron las reglas. Una de las reglas es: la filosofía sigue a la física y no la física a la filosofía. La filosofía nos dice cómo hay que hacer los experimentos, qué constituye una prueba científica, y esto tuvo que cambiar para acomodarse a la idea del quark.

Punset:
La última pregunta, y mi nieta estará muy contenta. El otro día estaba hinchando un globo y me preguntó –tiene 7 años– de dónde viene el aire que entra en el globo. Y yo le dije, creo que la mayor parte viene del Big Bang. Pero no entendió realmente lo que le decía…

Susskin:
Ella dijo: no, viene de dentro de tus pulmones, abuelo.

Punset:
Pero de donde sale?

Susskind:
Viene del Big Bang, pero de forma indirecta. La mayoría del material que se creó durante el Big Bang era principalmente helio e hidrógeno. El aire que sale de tus pulmones contiene muy poco hidrógeno y helio, es principalmente oxígeno, nitrógeno y sobre todo dióxido de carbono, y tal. ¿De dónde salió lo otro, y cómo se llegó del helio y del hidrógeno a…? La respuesta es: del interior de las estrellas, que se estaban quemando y que calentaron el helio y el hidrógeno y lo transformaron en carbono, oxígeno, … Y entonces ¿por qué no está todo esto encerrado en el interior de las estrellas? Porque las estrellas explotaron y crearon supernovas, y nosotros estamos hechos del material que salió de la explosión de las supernovas. Originalmente estamos hechos del material creado en el Big Bang, pero este dio lugar al material que hoy soplamos en un globo.

Fontepesquisada: http://www.rtve.es/tve/b/redes/semanal/prg342/frcontenido.htm  

 

POSTED BY SELETINOF AT 3:43 PM

 

O HOMEM MODERNO, À LUZ DA CIÊNCIA NATURAL

Abaixo, postamos um texto extraído da obra de Fritz Kahn, O Livro da Natureza, traduzido do alemão para o português por Catharina Baratz Cannabrava. Embora seja publicação da década de cinqüenta, é surpreendente pela atualidade das questões discutidas e pela simplicidade e profundidade das abordagens. Divirtam-se e tirem suas conclusões… é importante ter em mente os problemas levantados no artigo, publicado aqui por nós, de Karen Horney.   

No princípio e no fim de qualquer ciência está a fórmula. Com as leis planetárias de Kleper se iniciou a investigação científica do sistema solar; com as leis de Newton sobre a atração dos corpos, a mecânica celeste; das leis da eletricidade derivou a era da eletrônica; com as fórmulas de Einstein sobre massa e energia, e a teoria dos quanta de Plank, marcou-se o início da era da Física Moderna.

Nas ciências dos seres vivos não é com leis e sim com teses que operamos. Também estas, porém, são a base indispensável de que a pesquisa necessita para construir o conhecimento nesta área. Já o primeiro que estudou a hereditariedade chegou às regras de Mendel; e o dia dessa descoberta é a data do nascimento da Lei da Hereditariedade. Com a sentença Omne vivum e vivo (Toda vida deriva da vida), descobriu-se o princípio fundamental que pôs termo a todas as fantasias então vigentes e que é lícito atribuir a um equívoco de Aristóteles. As râs não nascem do lôdo; as cordonizes não caem do céu; deixamos de matar bois a pauladas, para tirar abelhas da sua carne em decomposição: Omne vivum e vivo. Eis formulado enfim com clareza o conceito da existência; a este seguiram-se os conceitos árvore genealógica  e história da evolução. Com o preceito de Paster: As doenças contagiosas propagam-se pela transmissão dos germes, criou-se o conceito doença contagiosa e se empreendeu a caça aos bacilos, que libertou o planeta das epidemias.

Também para o homem se acharam fórmulas análogas. O próprio Lineu, embora se ativesse com fé inquebrantável à história bíblica da criação, viu-se forçado a emparelhar o homem com o símio. Mas, enquanto ele não ia além de confessar que o homem tem a estrutura dum primata, um século depois Darwin chegava à fórmula: O homem é um primata. Da semelhança assombrosa com os antropoides, Darwin deduziu um parentesco próximo com eles. Sabemos que hoje – aí está a segunda fórmula – que o homem não é um símio nem um antropoide; é um primata de tipo peculiar, um ramo que brotou há muito, antes que existissem os símios atuais, quase à raiz da árvore genealógica dos primatas. Nós não somos macacos; se o fôssemos, não estaríamos aqui sentados a ler. Os macacos não imprimem livros (nem sites na internet). Nem hoje nem em toda a eternidade

Os primatas acusam alguns traços primitivos comuns; são os que nós denominamos simiescos. E a terceira fórmula reza: Há no homem, não obstante a sua evolução superior e isolada, característicos nitidamente simiescos. Esses característicos se evidenciam mais quando o homem se poe à vontade ou está alcoolizado, quando faz parte de grande massa ou quer desmentir conscientemente a sua natureza simiesca: os homens drapejando-se em dignidade; as mulheres exagerando o chic. Homem algum parece tão amacacado como um dignitário em grande pompa.

Os símios são, na maior parte, animais gregários. Os antropoides, pelo contrário, vivem individualmente. O homem, situado na árvore genealógica entre as duas espécies, traz em si os característicos de ambas. Daí a quarta fórmula: A espécie humana divide-se em dois tipos: animais gregários e indivíduos independentes.

A fórmula gregários e indivíduos esclarece o estranho aspecto biforme da história onde sobressaem do fundo da massa anônima, da pretensa história dos povos, as biografias de personalidades isoladas, como pontos de prata num damasco. 

A massa tem por seu turno suas fórmulas próprias, estudadas antes de tudo com grande inteligência e bem expressas pelos franceses, como por exemplo aquela segundo a qual tanto a clareza de raciocínio quanto as inibições do homem civilizado diminuem em proporções matemáticas com o aumento do número dos participantes. Estão aparentemente em jogo forças afins ao magnetismo para eletrizar a massa e fascinar o indivíduo, de modo que ele aplauda quando a claque bate palmas; corra quando, numa hora de pânico, todos fogem; ajoelhe, quando os demais dobram os joelhos; e até, por uma causa que não o interessa absolutamente, marche com entusiasmo para a morte. O orador que, do alto da tribuna, em moldura suntuosa (simiesca) fala à multidão, consegue em meia hora, de dez mil pessoas reunidas, o que não obteria dos indivíduos em dez mil anos.

A fórmula seguinte: Já que o procedimento do rebanho obedece a determinadas normas, repetem-se na história, como fatos típicos, determinados acontecimentos. No princípio está o clã; nos primórdios da história bíblica o clã de Abraão; o dos latinos, na história romana; o dos peregrinos, na história da América do Norte. Os clãs rivais, precisam de terra e alimento. Daí em toda a história as discórdias fraternas; Abraão e Lot; as cidades-estados gregas; as tribos germânicas; os duques franceses, as cidades italianas e as eternas contendas e guerras com intrigas, traições de vassalos e regicídios, imortalizadas pelas tragédias, ou melhor: pelos dramas horripilantes de Shakespeare.

Segue a fórmula: Os animais gregários são medrosos, cobardes, não se dão ao trabalho de pensar, não querem assumir responsabilidade. A maioria dos homens – escreveu Bertrand Russell – prefere deixar-se matar a pensar. A história o atesta. O clã subordina-se a um patriarca (Abraão); a tribo a um chefe como Moisés, que lhe dita a moral tribal. Tornando-se sedentários, as tribos escolhem um rei; e no fim há sempre um tirano: Herodes, Calígula, Ivã, o último sultão Abdul al Hamid ou a última Imperatriz da China (ou Saddam Hussen no Iraque). Durante essa evolução, que não pode encobrir o seu caráter biológico, aparecem as guardas do corpo, os exércitos, a burocracia, as religiões de estado, as classes sociais, os ricos e o proletariado; e, no fim, o todo estoura com um fragor: a revolução.

A fórmula que se segue é a luta entre o rebanho e o indivíduo. A maioria compacta – como Ibsen denominou o rebanho – opõe-se ao indivíduo. O bando não gosta de individualistas nem estes simpatizam com o clã. Irrompe inevitavelmente a hostilidade. O indivíduo, mais fraco, recua – odi profanum vulgus et arceo (se empreender a luta, sucumbe).

O insensato, que, incapaz de guardar fechado o coração, mostrou à plebe o seu sentir, a própria opinião, sempre foi crucificado e queimado. Ele acabou no fundo duma cisterna, como Jeremias e João Batista; teve de galgar a via dolorosa das encostas do Gólgota, o Morro da Caveira; (acabou numa forca no Brasil colônia, num manicômio na França no tempo da ditadura militar brasileira ou na amazônia do Brasil); viveu desterrado em ilhas do Mediterrâneo, como foi a sina dos livres pensadores da Grécia antiga; deram-lhe para beber a taça de veneno, como a Sócrates, ou acusaram-no de sacrilégio, como ao divino Fídias. Dante foi exilado; Leonardo da Vinci emigrou para o exterior;  lançou-se a excomunhão a Spinosa; a Inquisição perseguiu Descartes; Giordano Bruno padeceu na fogueira; Oscar Wilde compôs De Profundis, na casa de correção de Reading. (Tiradentes foi enforcado, Frei Tito se suicidou, Chico Mendes foi assassinado).  Voltaire vivia pronto para  fuga, em Ferney; Haine, em Paris; Byron e Shelley, na Itália; Marx, em Londres; Vitor Hugo, na Ilha de Guernesey; Máximo Górki, em Capri; Nietzsche, em Sils-Maria. Por que viviam eles onde viviam? Porque o exigia a fórmula.

Oh, semideus esquizoide!

O encontro com personalidades faz-nos esbarrar na fórmula seguinte: o homem é uma criatura singular. Todos os primatas são criaturas dotadas de cérebro, mas o do homem não sofre confronto. O mundo espiritual é coisa especialmente humana. Não se pode admitir que o uivo lamentoso da macaca, à vista do filho morto, seja sequer o princípio da nobilitação dessa dor, anos mais tarde, numa nênia como: Vede: choram as deusas, porque o belo passa e morre a perfeição… Embora o gibão possa solfejar uma escala, não existe nele absolutamente nada que possamos reputar o germe de uma futura Nona Sinfonia ou de um Lied von der Erde. A ave enamorada oferece uma pena colorida à sua eleita; certo pássaro dos bosques levanta-lhe até uma galeria em cuja moldura enfia flores. Mas em ser algum, excetuando o homem, despontará a ideia de venerar a maternidade, numa imagem de Madona, ou de simbolizar  o pensamento, como o fez Rodim, na figura do seu Pensador. Poder-se-ia supor que entre os símios – que defendem valentemente a sua habitação, que são cavalheirescos com as suas fêmeas e solícitos com os seus enfermos – se pudesse desenvolver a moral. Verificamos, porém, positivamente que isto não aconteceu; e temos o direito de apontar documentos quais o Decálogo, o Sermão da Montanha, a Declaração dos Direitos do Homem, como atestados honrosos da ética humana e da arte humana da palavra.  

Quem nos dera podermos encerrar aqui este texto  com este panegírico do cérebro humano! Mas a história da natureza não é argumento para discursos em ocasiões solenes. A próxima fórmula – e cá para nós a última – é uma película amarga. O cérebro humano, que hospedamos no crânio, não está sozinho. Atrás do cérebro recente, ou cérebro anterior delicadamente cinzelado, no fundo da abóbada craniana, jaz como um dragão o cérebro primitivo, ou cérebro posterior: o bruto do homem, o centro dos reflexos, a sede dos instintos e das sensações obscuras: fome, sede, fadiga, impulso sexual, instinto de conservação, instinto gregário, todos os instintos englobados na qualificação de maus, como a vaidade, a inveja, a cobiça, a crueldade, a astúcia. Pela posse destes dois cérebros o homem é uma criatura contraditória ou – valendo-nos do antigo termo eclesiástico scisma – um ser esquizoide. É fenômeno absolutamente único na história do reino animal a existência duma criatura dotada de dois órgãos intelectuais opostos. Todos os observadores atilados da natureza humana percebem essa dualidade, desde Aristóteles, segundo o qual, o homem é, se o aperfeiçoarmos, o melhor dos animais; e, se o deixarmos entregue a si mesmo, o pior das feras, insaciável e voraz, até Ibsen que disse: 

                                      Viver significa combater os fantasmas

                                      Dos poderes obscuros em nós mesmos;

                                      Pensar é submeter a juízo

                                      O nosso próprio eu.  

No mundo ocidental, essa natureza dúplice levou à filosofia do pecado original e da redenção; no Oriente, gerou a doutrina dos sete caminhos para virtudes cada vez mais excelsas e a vitória final sobre os próprios instintos… Que tragédia – diríamos quase: que caricatura da vida! Eis a criatura chegada ao fim duma série de evoluções; e o que se lhe prega é que subjugue o seu eu. Os gregos cultivaram poeticamente a ciência natural; chegaram, desse modo, não a fórmulas mas a alegorias. Simbolizaram o esquizoide do homem e a diferença entre o esquizoide homem e o esquizoide mulher, em duas formas fabulosas: o centauro, em cima herói, embaixo cavalgadura; e a sereia cujos lábios cantam, cujos dedos terminam em garras de abutre. Todos nós somos esquizoides; todos – idealistas e materialistas – somos o mesmo ser abnegado  e egoísta, condescendente e irredutível, dominador e submisso, generoso e avaro, bom e cruel, sincero e mentiroso – tudo isto, entrelaçado numa teia inextricável em que estamos enredados.

Só quem conhece a fórmula do esquizoide possui a chave para entender, em si próprio e à sua roda, a vida em todas as suas contradições gritantes. O assassino não faz nenhuma análise de consciência ao partir a marteladas o crânio da velha compassiva, que lhe deu pousada, para lhe furtar alguns vinténs. Uma envenenadora, julgada em 1950 na Alemanha, no espaço de quinze anos despachara desta para melhor vida uma dezena de amigas, com uma xícara de café. O pastor conhecia-a como pessoa caridosa, frequentadora assídua do templo. Na cadeia, essa mulher empenhava-se em converter à fé as companheiras. Frederico, o Grande, foi preso por seu pai, pelas suas atividades antimilitaristas. Não podendo ser paladino da paz, tornou-se herói guerreiro; empreendeu guerras de expansão e estimulava os seus soldados, nas batalhas, empunhando o bastão, com a frase que se tornou clássica: Pretendem não morrer nunca, seus malandros?  Farto de pilhagens, reverteu-se ao pacifismo. Apesar de rei tirano, convidava à sua mesa os paladinos da liberdade, para discutirem a educação da espécie humana, a abolição da guerra. Isso não o inibiu de urdir com Voltaire, modelo soberbo de esquizoide, especulações que nada tinham de régias. Sucedeu até que, um belo dia, ausentando-se o filósofo clandestinamente, o Rei da Prússia mandou perseguí-lo e revistar-lhe a bagagem, para lhe arrebatar documentos comprometedores.  

O esquizoide no homem a poucos preocupou tanto como a Goethe; e poucos como ele o proclamaram tão explicitamente a natureza inata do homem:  Atribuímos o nosso estado ora a Deus ora ao diabo; e, nos dois casos sentimos que o enigma está em nós mesmos, que somos produtos de dois mundos. Goethe era acentuadamente esquizoide. Uma sua contemporânea assim se refere ao jovem Goethe: Dum dos seus olhos espreitava-se um anjo; do outro, um demônio. Eckermann, na introdução dos Colóquios, descreve o velho Goethe como homem de duas naturezas completamente diversas, uma digna e serena; a outra genial e demoníaca. Fausto é a tragédia do homem esquizoide. Fausto e Mefisto são as personificações dos dois cérebros antagônicos, agindo um contra o outro; escrevendo Fausto, em que trabalhou, o que é significativo, a vida inteira, Goethe buscava a catarse ou – como diriam os psicólogos modernos – fez uma auto-análise sublimada. O mesmo homem, que na mocidade se deixava esculpir como Apolo e mais tarde como Zeus, está retratado num quadro a óleo em uniforme oficial, com uma condecoração no peito, na qualidade de Senhor Conselheiro Secreto. A mesma mão com que ele escreveu a sua arte de seduzir, experimentou numa criada de quarto, a mesma mão que deu à literatura universal a tragédia da donzela seduzida: Ah! Inclina, ó Dolorosa, o teu piedoso semblante para o meu sofrer… Pobres, pobres criaturas!  e faz a sua Margarida receber Fausto no calabouço com estas palavras: Se és homem, compreende as minhas penas, essa mesma mão ratificou a sentença de morte duma rapariga acusada de ter suprimido o seu filho ilegítimo. Oh, semideus esquizoide!

Bernard Shaw dedicou a vida ao ideal de redimir a sociedade humana das suas fraquezas sociais e morais. Ele próprio não só era interesseiro, mas pouco se lhe dava mostrar que o era. Acumulou uma grande fortuna de que – outra vez, o esquizoide – não soube fazer uso; vivia frugalmente como um monge. Nem mesmo os seus subalternos fiéis e dedicados aproveitaram o que quer que fosse dessa riqueza. Shaw pagava-lhes, pelo contrário, salários de fome, contra os quais reclamava nas obras. Ele era o último homem a quem poderia ocorrer a ideia de aumentar ordenados – diz uma sua biógrafa. – Ocupava-se demais de escrever sobre economia. Os ideais dos homens estão, em primeiro lugar, no papel (Bernard Shaw). 

Shaw lembra muito Schopenhauer de quem tinha quer o senso crítico acerado e a elegância de expressão, quer a extravagância e o egoísmo mesquinho. O filósofo do pessimismo dormia com o revólver carregado na mesa de cabeceira. Pregava nos seus escritos a futilidade dos bens materiais; era, no entanto, impiedoso na cobrança de aluguéis; e, no aposento onde escreveu de maneira incomparável sobre triunfar das paixões, atirou uma inquilina escada abaixo, de maneira tão desastrosa, que teve de lhe pagar uma indenização.

O simiesco tende, no homem, para a farsa e a comédia; o esquizoide para a tragédia e o drama. Ninguém quer ter instintos nem ser esquizoide. Encobrir uma e outra coisa é a finalidade da educação. A criança ainda é inocente e, portanto, sincera; mas, quando lhe sucede dizer alguma verdade, mal a visita se retirou, os pais explicam: Nem sempre é possível dizer o que se pensa. Isso continua pela vida afora; e, quando o homem chegar a ser mestre na arte de disfarçar, na repressão dos impulsos normais, na compostura, faz jus ao título de pessoa bem educada.

Sigmundo Freud reconheceu que as impressões juvenis, com os seus conflitos entre inocência e convenção, bem como a revolta do homem contra o que a educação tem de artificial são a raiz de neuroses típicas. Freud foi o primeiro a pesquisar exatamente o esquizoide no homem, do ponto de vista moderno; e, como em toda pesquisa bem orientada, nessa também não tardaram a surgir fórmulas definidas que o psicólogo expressou em termos convincentes, fáceis de gravar na memória e que por isso logo se tornaram populares: complexos familiares; complexo de Édipo, complexo da mutilação na menina, trauma anímico, repressão, complexo de inferioridade e os seus reflexos, compensação, luta entre o eu e o id, o ego e o super-ego, ânsia de notoriedade, doutrina da sublimação dos impulsos e dos sonhos, pela atividade…

As obras de Freud que, à semelhança da maioria dos grandes trabalhos científicos, aparecem sob títulos despretensiosos, exercem influência poderosa, graças à clareza do raciocínio, à modéstia e à simplicidade com que são apresentadas, à incorrutibilidade da crítica e da autocrítica. Abriam-se, poderíamos dizer literalmente, os olhos dos homens para o mundo íntimo e instaurou-se uma entusiástica exploração internacional da alma humana. Como fato acessório absolutamente inesperado, desvendaram-se paralelos biogenéticos entre o desenvolvimento da criança e a evolução da humanidade; com efeito, mediante a pesquisa da psicologia infantil, aclarou-se o sentido das fábulas e dos mitos, do simbolismo da arte primitiva, das cerimônias supersticiosas e fetichistas, dos ritos de povos primitivos e das religiões da proto-história, dos primórdios da ordem social e da moral tribal.

Graças à psicologia de Freud, este século nos deu – juntamente com a física atômica, a exploração do infinito, a química sintética, a teoria da hereditariedade – também a ciência da alma humana. Esta ciência não é simples e ainda não está muito adiantada. O homem não é uma bolha de gás cósmico nem uma abelha operária. A pesquisa do átomo é brinquedo de criança, comparada à dificuldade de sondar as profundidades sombrias da alma dúplice do animal semideus, o homem. Ninguém a formulou mais modestamente do que o próprio Freud (nos lembremos aqui da Navalha de Okan na física). Ele não timbrou em ter razão ou sucesso; quis apenas pesquisar; e deixou aos discípulos tantos problemas por discutir, que eles fornecerão objetos de investigação a várias gerações de cientistas.

Aí temos, pois, a imagem do homem, à luz da ciência moderna: um primata que não é símio nem antropoide, mas um primata de espécie peculiar; meio animal gregário e meio indivíduo solitário, com muitos traços simiescos, alojando no crânio dois cérebros que fazem dele um esquizoide, incomparavelmente superior às demais criaturas pelo cérebro recente, e merecendo incontestavelmente o título de rei da criação. Nenhum outro ser ergue os olhos para os astros e diz como Kant: Duas coisas enchem a alma de admiração e reverência tanto maiores, quanto mais e mais intensamente a reflexão se concentrar nelas: o céu estrelado acima de mim; e a lei moral dentro de mim. Nenhum outro ser terrestre sonda o passado e propõe ao futuro o quesito eterno: Donde? Para onde? Para quê? Criatura alguma sabe calcular os cristais nem admira como ele o coral. Nenhum ser abrange num amor universal os seres deste planeta e voa, nas asas da sensibilidade, a grande distância, até à ave-do-paraíso da Nova Guiné, aos peixes luminosos dos abismos oceânicos. É dele este globo terrestre. Ele é o pai amoroso de todas as criaturas, o guardião de toda beleza, o sacerdote para quem o mundo é um templo grandioso onde a sua religião é o culto do enigma indecifrável da existência: a Natureza.

POSTED BY SELETINOF AT 10:22 PM

 

O QUE É CIÊNCIA COGNITIVA

  

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Desenvolver simulações de atividades mentais humanas é a tarefa primordial da ciência cognitiva. Neste sentido ela é, basicamente, uma ciência do artificial, ou seja, do comportamento das simulações entendidas como grandes experimentos mentais.

Nesta publicação, apresentamos artigo retirado do livro FILOSOFIA E CIÊNCIA COGNITIVA, autor João de Fernandes Teixeira (Mestre em Lógica e Filosofia da Ciência – Unicamp; Doutor em Filosofia da Mente e Ciência Cognitiva – University of Essex, Inglaterr; e Professor do Departamento de Filosofia da Universidade Federal de São Carlos desde 1992), no qual são abordadas as contribuições e empecilhos proporcionados pela psicologia e pela neurociência na formação da ciência cognitiva, que é dita como a “ciência da simulação”. São explicitadas também algumas dificuldades que esta ciência enfrentou e enfrenta ainda hoje em seu desenvolvimento: como a questão dos autômatos e algumas dúvidas relacionadas à existência do conceito de “mente”. O artigo todo se constituirá de cinco postagens. Obrigado

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Nada atrapalhou mais o desenvolvimento das ciências do homem do que a hesitação em tratar o ser humano como objeto de investigação. Aqueles que quiseram preservar o ser humano de uma abordagem científica – os humanistas – tornaram as ciências humanas estéreis. E o preço desta esterilidade já se faz sentir neste século quando se torna cada vez mais visível que, a despeito do avanço tecnológico, as chamadas “questões sociais” permanecem intratáveis. Por que ocorre isto? Quais as raizes desta disparidade entre ciências da natureza e ciências humanas?

O pensador que oficialmente inicia a modernidade filosófica, René Descartes, tinha como projeto prioritário fundar uma ciência do ser humano. Esta é a parte freqüentemente esquecida de sua obra: o desafio de fundar uma medicina científica, uma psicologia (que ele chamava de ciência das paixões) e uma moral, mesmo provisória. Mas para fundar a ciência da natureza – passo preliminar em direção a uma ciência do homem – Descartes operou uma separação conceitual entre o físico e o mental. Uma separação metodológica que muitos historiadores até hoje julgam ser uma separação entre substâncias diferentes que comporiam o mundo. Com esta separação, Descartes pretendia fundamentar e construir uma nova ciência da natureza, sobretudo uma nova física que fosse totalmente diferente da física medieval. Separar o físico do mental permitiu a Descartes matematizar o mundo, torná-lo descritível através de entidades abstratas e modelos matemáticos. Ficava para trás a física medieval, a física que postulava propriedades intrínsecas dos corpos para explicar por que eles se movimentam. Alguns, naquela época, lamentaram num tom saudosista a matematização do mundo, o fim da física do impetus, e chamaram isto de “desencantamento”.

Mas a separação cartesiana entre o físico e o mental não deu apenas frutos. Ao segregar a mente do mundo – como muitos a entenderam – fez com que qualquer projeto de criar uma ciência da mente se atrasasse por pelo menos duzentos anos. Não poderia haver uma ciência da mente, nem uma ciência do comportamento humano, pois a mente seria algo inescrutável. Restaria apenas a literatura, folk psychology (1) ou quando muito o esprit de finesse. A grande frustração da folk psychology é que ela não explica nada, quando muito repete chavões da sabedoria popular.

(1) Por folk psychology entendemos o conjunto de teorias habituais e cotidianas a partir das quais explicamos o comportamento e a vida mental de outras pessoas 

Desde a tentativa de criar oficialmente uma ciência da mente – uma psicologia – feita por Wundt há cerca de dois séculos atrás, até os dias de hoje, pouco andamos. Sucederam-se as diversas escolas psicológicas, umas as outras, mas até hoje a psicologia sofre de uma crônica desorganização paradigmática, a ponto de filósofos como Ludwig Wittgenstein celebrizarem sentenças bombásticas como “Na psicologia há métodos experimentais e confusão conceitual” (Wittgenstein, 1951).

A sentença de Wittgenstein foi proferida numa época em que duas grandes escolas disputavam, hegemonicamente, a primazia no cenário da psicologia. De um lado estava a psicanálise, que rapidamente esqueceu sua motivação médica e biológica para tentar impor-se como teoria da cultura. Do outro lado havia o behaviorismo que, numa versão caricata defendida pelo seu baixo clero, colocava-se como opositor de qualquer tipo de mentalismo, ou seja, recusava-se a postular a existência de qualquer estado interno, mesmo que este fosse escrutável. É claro que estas escolas acabavam sendo como água e óleo, isto é, sustentando princípios claramente incompatíveis.

A psicanálise parece ter sucumbido à sua própria escolástica; quanto ao behaviorismo, pairavam dúvidas se a multiplicidade dos comportamentos humanos seria inteiramente explicável através de variáveis ambientais. Nas décadas de 1950 e 1960 a psicologia atravessou sua mais forte crise paradigmática – uma crise cujos reflexos se fazem sentir até hoje, com proliferação de seitas herméticas como é o caso, por exemplo, da “psicologia transpessoal”. Uma reação a esta tendência foi a ênfase nos estudos sobre o cérebro, numa tentativa de trazer de volta para a esfera da ciência o estudo da mente humana. Os anos 1990 firmaram-se como a década do cérebro, num esforço cada vez maior de encontrar correlatos neurais de todos os fenômenos mentais, inclusive (e sobretudo) da consciência. Mas ao adotar esta perspectiva estritamente reducionista da natureza da mente a neurociência corre, hoje em dia, o risco de dissolver a psicologia, ou seja, de jogar fora o bebê junto com a água do banho.

É neste cenário extremamente conturbado de disputa paradigmática que surge a ciência cognitiva. Inicialmente ele surge como alternativa intermediária entre tendências introspeccionistas e o behaviorismo. Se existe vida psicológia entre inputs e outputs recebidos por um organismo, esta vida psicológica pode ser modelada na forma de um programa de computador. Esta foi a motivação inicial da ciência cognitiva, que logo percebeu que teria de se firmar como uma ciência interdisciplinar, lançando mão dos recursos da psicologia, da lingüística, da ciência da computação e das neurociências – enfim, tudo que pudesse contribuir para o estudo da mente. Os primórdios desta nova ciência foram marcados pelo discurso mistificador acerca dos cérebros eletrônicos e debates filosóficos pueris acerca do que computadores podem ou não fazer. A própria ciência cognitiva teve suas disputas paradigmáticas internas ou diferentes “escolas” que se propunham a modelar a vida mental seja através da simulação da mente (inteligência artificial simbólica), seja através da simulação do cérebro (inteligência artificial conexionista, baseada em redes neurais artificiais). Nos últimos anos, a ciência cognitiva recupera, cada vez mais, a robótica, à medida que cresce a percepção de que a simulação do comportamento inteligente exige a replicação de mentes encarnadas, isto é, inteligências dotadas de um corpo que atue em um ambiente real.

No meio de todas estas disputas e disparidades paradigmáticas da ciência cognitiva há, entretanto, uma proposta metodológica unificadora: a idéia de que simular é explicar. Pouco importa se a simulação é realista ou não, ou seja, se ela é a replicação do modo como os seres humanos executam tarefas inteligentes ou não. Isto é, pouco importa se a simulação do comportamento inteligente se faz através de programas computacionais que simulem a mente, o cérebro, ou se faz através de robôs agindo em tempo real num meio ambiente qualquer. Simulações são modelos psicológicos, cujo desempenho pode efetivamente ser testado. Aviôes voam, mas, hoje em dia, eles pouco têm a ver com o modelo pelo qual os passarinhos voam. Isto não quer dizer que não possamos ainda aprender muito acerca aerodinâmica estudando o vôo dos pássaros – desde seus primórdios a aviação teve de lançar mão do estudo dos pássaros para construir suas primeiras máquinas voadoras. Da mesma maneira, é preciso estudar o cérebro e o comportamento dos seres humanos para explicar a atividade mental através da construção de simulações cognitivas.

Apostar neste princípio metodológico, ou seja, na lógica da simulação, significa abandonar a linguagem antropomórfica através da qual queremos explicar nossa própria vida mental. Mas, se o mundo que a física contemporânea descreve está tão distante de nossa percepção cotidiana, por que o mesmo não poderia ocorrer com a psicologia? Certamente muitos filósofos e epistemólogos de plantão argumentarão que simular não significa explicar. Argumentarão que uma máquina que simula a linguagem humana não é uma “máquina que fala”, pois nada indica que ela compreenda o que está falando, embora possa dialogar perfeitamente com um ser humano. Argumentarão que esta máquina não tem “estados intencionais”, ou seja, pensamentos subjacentes a sua atividade lingüistica e que a construção de uma réplica perfeita de um ser humano não significa que tenhamos reproduzido a consciência ou subjetividade inerente a nossos estados mentais. Mas será que alguma ciência tem como compromisso uma descrição completa de seu objeto? Quando a física estuda as cores e conclui, por exemplo, que o vermelho é resultante de um determinado comprimento de onda que incide sobre a retina, estará ela querendo explicar também o aspecto subjetivo da sensação de experienciar o vermelho?

Os críticos da ciência cognitiva parecem ter caído nas armadilhas que a filosofia armou para a psicologia – armadilhas que possivelmente são a fonte de todas as confusões conceituais que uma ciência da mente teria de enfrentar. Afinal, aqueles que argumentam contra a lógica da simulação em nome de “estados intencionais” ou de “consciência” (entendida como a consciência reflexiva dos filósofos) não parecem mutatis mutantis estar muito distantes da física medieval, que explicaria o movimento pelas propriedades intrísecas dos corpos. A intencionalidade, a consciência e os estados subjetivos irredutíveis seriam as propriedades intrínsecas da mente que nunca poderiam ser simuladas, partindo-se do pressuposto de que elas jamais poderiam ser objeto de ciência. Curiosamente, intentio (de onde se deriva a palavra intencionalidade) e impetus referem-se a algum tipo de movimentação (uma movimentação para ou em direção a algo), seja da mente, seja dos corpos físicos.

POSTEDE BY SELETINOF 5:34 PM

LIBERDADE

 

 

 

 

 

Se não és senhor de ti mesmo, ainda que sejas poderoso, dá-me pena e riso o teu poderio.

Josemaría Escrivá

 

POSTED BY SELETINOF AT 8:40 PM 

 

FAZER A LUZ DAR MARCHA-A-RÉ?!

      

Cientistas conseguiram fazer a luz dar marcha-a-ré 

Nos anos recentes, os cientistas descobriram formas de fazer a luz ir tanto mais rápido quanto mais lento do que a sua velocidade tradicional, mas agora pesquisadores da Universidade de Rochester, Estados Unidos, publicaram um estudo na revista Science, mostrando como eles deram um passo ainda mais à frente (ou seria para trás?): fazendo a luz dar marcha-a-ré. Como se tentasse desafiar o senso comum, o pulso de luz que se move para trás viaja mais rápido do que a luz.

Confuso? Você não está sozinho.

"Eu vi alguns dos maiores especialistas do mundo coçando suas cabeças ao pensar nisto," diz o professor Robert Boyd. "A teoria prevê que nós podemos enviar a luz para trás, mas ninguém sabia se a teoria iria se confirmar ou mesmo se ela poderia ser observada em condições de laboratório."

Boyd recentemente demonstrou como diminuir a velocidade de um pulso de luz para uma velocidade menor do que a de um avião, ou acelerá-la para uma velocidade maior do o seu já rapidíssimo ritmo, utilizando técnicas e materiais exóticos. Mas agora ele utilizou o que já foi considerado uma esquisitice matemática – a velocidade negativa – e mostrou seu funcionamento no mundo real.

"É uma coisa esquisita," diz Boyd. "Nós enviamos um pulso através de uma fibra óptica e, antes mesmo que seu pico entre na fibra, ele está saindo do outro lado. As experiências nos permitiram ver que um pulso no interior da fibra estava de fato se movendo para trás, interligando os pulsos de entrada e saída."

E aí, Einstein não balançaria seu indicador para uma coisa tão estranha? Afinal, isso parece violar o dogma sagrado de que nada pode viajar mais rapidamente do que a luz.

"Einstein disse que a informação não pode viajar mais rápido do que a luz e, neste caso, como em todos os experimentos que aceleram a luz, nenhuma informação está de fato se movendo mais rapidamente do que a luz," explica Boyd. "O pulso de luz tem o formato de uma corcova, com um pico e longas bordas de subida e descida. A borda de subida carrega toda a informação acerca do pulso e entra primeiro na fibra. Quando o pico entra na fibra, a borda de subida já está bem na frente, saindo. A partir da informação dessa borda de subida, a fibra essencialmente ‘reconstrói’ o pulso no outro lado, enviando uma versão para fora da fibra, e outro para trás, em direção à entrada da fibra."

Boyd já está trabalhando em métodos para ver o que irá acontecer se ele conseguir gerar um pulso sem borda de subida. Einstein disse que todo o fenômeno "mais rápido do que a luz" e "luz de marcha-a-ré" irá desaparecer. Boyd está ansioso para testar essa idéia de Einstein.

Como a luz dá marcha-a-ré?

Boyd, juntamente com os estudantes George M. Gehring, Aaron Schweinsberg, Christopher Barsi e Natalie Kostinski, enviaram um pulso de laser através de uma fibra óptica que havia sido dopada com o elemento érbio. Quando o pulso deixou o laser, ele foi dividido em dois. Um pulso viajou pela fibra de érbio e o segundo viajou por uma fibra comum, para servir de referência. O pico do pulso emergiu do outro lado da fibra antes que o pico entrasse na fibra, e bem à frente do pico do pulso de referência.

Mas, para descobrir se o pulso estava verdadeiramente viajando para trás no interior da fibra, Boyd e seus estudantes tiveram que cortar a fibra a cada duas polegadas e medir novamente os picos do pulso quando eles saíam de cada seção descascada da fibra. Organizando esses dados e colocando-os em uma seqüência temporal, Boyd foi capaz de descrever, pela primeira vez, que o pulso de luz estava se movendo para trás no interior da fibra.

               

Para entender como a velocidade da luz pode ser manipulada, imagine um espelho de um parque de diversões, daqueles que o faz parecer-se mais gordo. À medida em que você anda ao lado do espelho, você aparece normal, mas, ao atingir a porção curva no centro do espelho, seu reflexo se estica, com a borda da frente saltando à sua frente (seu corpo funcionando como referência) por um breve instante.

Da mesma forma, um pulso de luz enviado através de materiais especiais move-se à velocidade normal até atingir uma determinada substância, onde ele é esticado para alcançar e sair do outro lado do material.

Por outro lado, se o espelho for do tipo que o faz parecer-se mais magro, seu reflexo parece repentinamente se encolher, com a borda da frente andando mais lentamente à medida em que você passa pela seção curva. Da mesma forma, pode-se fazer com que um pulso de luz se contraia e ande mais lentamente no interior de um material, saindo do outro lado bem depois do que o faria normalmente.

Para visualizar o pulso de luz que viaja para trás, substitua o espelho por uma grande TV e uma câmera de vídeo. Como você deve ter notado quando passa à frente de um conjunto assim em uma loja de departamentos, à medida em que você anda à frente da câmera, sua imagem aparece no lado da TV oposto àquele onde você se encontra. Sua imagem anda em sua direção, passa por você no meio e continua se movendo na direção oposta até desaparecer no outro extremo da tela.

Um pulso de luz com velocidade negativa age de forma muito parecida. À medida que o pulso entra no material, um segundo pulso aparece no outro lado da fibra e flui para trás. O pulso reverso não apenas se propaga para trás, mas ele libera um pulso que vai na direção da outra extremidade da fibra.

Desta forma, o pulso que entra na frente da fibra aparece do outro lado quase que instantaneamente, aparentemente viajando mais rapidamente do que a velocidade normal da luz. Para utilizar novamente a analogia da TV, é como se você caminhasse à frente da vitrine da loja, visse sua imagem andando em sua direção a partir do lado oposto da TV, e que sua imagem criasse um clone na outra extremidade, andando na mesma direção que você, vários passos à frente.

"Eu sei que isto soa esquisito, mas é assim que o mundo funciona," diz Boyd.

 

Bibliografia:

Observation of Backward Pulse Propagation Through a Medium with a Negative Group Velocity

George M. Gehring, Aaron Schweinsberg, Christopher Barsi, Natalie Kostinski, Robert W. Boyd

Chemical Physics Letters

12 May 2006

Vol.: Vol. 312. no. 5775, pp. 895 – 897

DOI: 10.1126/science.1124524

O texto acima é de Jonathan Sherwood.  

POSTED BY SELETINOF AT 9:00 AM 

 

TEORÍA COMPUTACIONAL DE LA MENTE

Mario Camacho Pinto – Cirujano Neurólogo – Profesor de Neurocirugía, de la Facultad de Medicina de la Universidad Nacional de Colombia. 

Cuando publiqué mi trabajo titulado "Inteligencia Artificial y Neurologíaé en la Revista MEDICINA en cuatro ejemplares Nos. 14, 15, 16, 17, Años 1986-1987, expuse exhaustivamente la contribución científica contemporánea de las Neuro-ciencias y experimenté la ingenua ilusión (frecuente ocurrencia en el ser humano) de participar, así fuese muy lejanamente, en el optimismo de los científicos japoneses quienes ofrecían obtener en el decurso de pocos años inteligencia artificial equiparable con la inteligencia humana.

Infortunadamente no sucedió así no podía ser así, lo que nunca quiere decir que de mi parte se ignoren o se desconozcan los sensacionales logros que esos mismos científicos han venido consiguiendo.

Ahora me encuentro entusiasmado en el desarrollo de otro tema de características similares, lo cual me induce a comentarlo así sea someramente en su trayectoria.

Se trata de la teoría computacional de la mente, interesantísimo rubro expuesto prolijamente por Steven Pinker del Instituto Tecnológico de Massachussets en el libro del cual es autor, "best seller" de 660 páginas titulado "How the Mind Works", publicado el año pasado con 800 referencias de bibliografía. Su cuidadosa lectura con mis mœltiples fieles transcripciones a más de mi información personal mediante Internet, constituyen el bagage intelectual y el soporte científico que me han impulsado a escribir este somero comentario sobre tan trascendente tema, con destino a MEDICINA. La Teoría Computacional de la Mente tiene su origen en las ideas geniales del matemático norteamericano Alan Turing quien demostró que una máquina binaria podía ser programada para realizar cualquier tarea algorítmica, lo cual fue complementado en el mismo año de 1937 por Claude Shannon del MIT con la noción de integración de circuitos en los rieles eléctricos que integran el sistema binario de almacenamiento de información, descubrimientos ambos que dieron la pauta inicial para programar el primer computador digital Harvard Mark I con los dígitos 0 y 1. 

Después y paulatinamente los científicos Newel, Simon, Minsky y Pinker y los filósofos Putman y Fodor en forma progresiva fueron configurando lo que actualmente se denomina Teoría Computacional de la Mente, que encontramos ahora descrita entre los variados temas que nos presenta el libro de Pinker.

Se trata de una de las grandes ideas en la historia científico-intelectual porque contempla y resuelve uno de los enigmas que constituyen el problema de la relación mente-cerebro: ¿cómo conectar el mundo etéreo de significado e intención, sustancia de nuestra vida mental, con un trozo físico de materia como es el cerebro? Mi objetivo es tratar de explicar progresivamente cómo la teoría computacional de la mente resuelve esta paradoja, comenzando por enseñarnos que pensamientos y deseos son información, encarnada como configuración en símbolos.

Estos símbolos son estados físicos representados en trocitos de materia denominados chips en el computador y neuronas en el cerebro.

Ellos simbolizan elementos activos en el mundo mental, natural y científico respectivamente, porque disparan su actividad por la vía de nuestros órganos de los sentidos para el entendimiento y la ejecución de las acciones correspondientes.

Esos pedacitos de materia constituyen un símbolo y están programados para encontrarse indefinidamente con otros pedacitos de materia para así conformar más símbolos lógicamente relacionados, que asumirán diferentes funciones mentales, inclusive comportamentales como producto de esta actividad simbólica.

En estas condiciones la teoría computacional de la mente nos permite conservar y utilizar información, creencias y deseos en nuestros comportamientos y colocarlos escueta y acertada o desacertadamente en el universo físico, lo que significa "causar y ser causado".

En la actualidad la informática considera el cerebro como un sistema que puede organizar la información que recibe en un modelo multidimensional elaborado del mundo exterior y utilizar este modelo para llegar a decisiones inteligentes. Y define así la neurona: "la célula especializada en información procesada equivale a una compuerta lógica en un computador digital o a un amplificador operacional en uno análogo, pudiendo desempeñar ambas funciones simultáneamente si fuera el caso.

Relación de esta teoría con el clásico concepto de la evolución:

Sin la teoría computacional sería imposible darle sentido a la evolución de la mente. Sin embargo muchos famosos intelectuales han pensado que la mente humana en alguna forma debe haber escapado al proceso evolucionario. Ellos piensan que la evolución puede fabricar solamente instintos estœpidos y modelar acciones fijas: impulso sexual, agresión, imperativo territorial, etc.

Señalan los opositores filósofos que el comportamiento humano es muy sutil y flexible para ser producto de la evolución; piensan además, que debe provenir de algún otro factor, por ejemplo, de la "cultura".

Ante ésto, Pinker responde: "Pero si la evolución nos ha equipado no con urgencias irresistibles y rígidos reflejos, sino con un procesador de información, todo cambia". Y luego plantea la interesante hipótesis de que "el pensamiento humano y el omportamiento, no importa cuan sutiles y flexibles sean, pudieron ser el producto de un muy complicado programa, y tal programa pudo haber sido nuestra dotación por selección natural".

Encuentro un refuerzo para esta hipótesis de Pinker leyendo a Goleman cuando en su libro Inteligencia Emocional, relata: "Hace aproximadamente 100 millones de años el cerebro de los mamíferos se desarrolló repentinamente. Sobre su parte superior, se añadieron varias capas nuevas de células cerebrales que conformaron la neocorteza del Homo sapiens, que siendo el asiento del pensamiento, contiene los centros que comparan y comprenden lo que perciben los sentidos. El triunfo del arte, de la civilización y de la cultura son fruto de la neocorteza".

Agrega Pinker que la mente no es solo función de un simple órgano sino de un sistema de órganos, por lo cual podemos pensar con facultades psicológicas o módulos mentales. Y que las entidades evocadas ahora para explicar la mente tales como inteligencia general, capacidad para formar cultura y estrategias de aprendizaje mœltiple, seguramente van por la compleja vía del protoplasma en Biología, y de la tierra, aire, fuego y agua en física.

A primera vista estas entidades, protoplasma, tierra, aire, fuego y agua, son tan informales comparadas con la fenomenología que se les supone explicar, que necesitarían poderes mágicos.

Pero cuando estas entidades son puestas bajo el lente del microscopio, descubrimos su complejidad, contextura funcional del diario vivir que es soportada no por una sola sustancia sino por muchas capacitadas con elaborada dotación organizada.

Los biólogos desde hace largo tiempo han reemplazado el concepto de un protoplasma todopoderoso por el de un conglomerado de micromecanismos especializados.

A su vez los sistemas de órganos del cuerpo están capacitados para realizar su trabajo porque cada uno está organizado con una estructura particular adecuada a su tarea.

Interesante y oportuno aporte nos presenta Wallace R. (vía Internet) en su trabajo titulado "Microscopic Computation in Human Brain Evolution" porque allí expone su teoría así titulada, en que plantea que la computación humana no es un puro problema euclidiano, sino que envuelve factores emocionales, autonómicos y cognoscitivos que requieren un procesamiento paralelo para completar el algoritmo.

Wallace no solo contradice el clásico conexionismo sino que presenta la alternativa de un modelo microscópico neurobiológico computacional de átomos excitados dentro de la membrana neuronal. Para nuestro asombro, adicionalmente plantea la posible relación de la computación microscópica con la naturaleza de la conciencia.

La teoría computacional de la mente está tranquilamente soportada en las neurociencias, o sea en el estudio de la biofisiología del cerebro y del resto del sistema nervioso, lo cual nos permite llegar a la conclusión de que este campo está tocado por la noción de que el proceso de información es la actividad fundamental del cerebro y en especial de las neuronas, cuyo axón conduce esa información elaborada, hasta las sinapsis en donde la señal eléctrica es traducida a otra de naturaleza química sin ocasionar alteración informativa, para determinar su ejecución por los órganos periféricos correspondientes.

Una teoría científica es buena por los actos que explica y los descubrimientos que inspira, como sucede en este caso de la teoría computacional de la mente por su impacto sobre la psicología.

En efecto, este singular proceso comenzó con el descubrimiento de la forma de representación mental (el símbolo de inscripciones usado por la mente) y de los procesos para conseguirla. Un ejemplo es dado por el laboratorio de psicología en que revela que el cerebro humano emplea por lo menos cuatro formatos mayores de representación mental, a saber: 1) la imagen visual, 2) la representación fonológica, 3) la representación gramatical y 4) "mentalese", denominación que significa el lenguaje del pensamiento en el cual nuestro conocimiento conceptual está basado.

El tráfico de la información entre los módulos mentales es lo que nos permite descubrir y describir lo que vemos, imaginar lo que se escribe o está descrito para nosotros, llevar a cabo instrucciones, etc. Este tráfico se pone en evidencia y se entiende recorriendo funcionalmente la anatomía del cerebro, desde las estructuras del Hipocampo que almacena las memorias, hasta los lóbulos frontales que alojan los circuitos para la toma de decisiones, más las conexiones intermedias que procesan las crudas experiencias emocionales.

Nominalmente cuando un conjunto ideológico procesa productos que llevan información, como es el caso del cerebro humano, lo denominamos procesadorde información, o sea, computador.

A su vez la inteligencia no procedería de una clase especial de materia, de espíritu o de energía sino de un producto diferente que se denomina información con la consiguiente correlación entre sus datos, para conformar un proceso real. Personalmente hago la anotación de que la inteligencia anormal o deficitaria estaría causada por alteración patológica neuronal o daño cerebral.

Otros filósofos objetan la teoría computacional diciendo que el ser humano siente algo especial cuando tiene una creencia, un deseo o una percepción, y una mera inscripción carece de poder para crear tales sensaciones.

Pinker contesta: Correcto, la definición en cuanto a inteligencia se refiere no involucra la inclusión de los sentimientos concientes o conciencia. Presenta esta definición de inteligencia: "Es la habilidad para alcanzar metas en presencia de obstáculos, por medio de decisiones basadas en normas racionales y acatando la evidencia".

Bien adelante en su libro Pinker trata lo atinente a "conciencia" que ha separado de la inteligencia, porque aquella, dice, tiene implicaciones de orden moral que la complican. Por ahora no incluyo este punto de la conciencia que antes abordé en forma prolija en la primera parte de mi trabajo sobre Inteligencia Artificial, ya mencionado.

Pinker anticipa esta definición de conciencia que atribuye a Mencker: "Conciencia es como la voz interior que nos avisa que alguien puede estar mirándonos", que me parece un poco elusiva.

El lector se preguntará, "¿Cómo puede un evento neural causar conciencia?". Parecería que la teoría computacional de la mente, aún con los soportes neurales completos no nos ofrece respuesta clara.

Sin embargo, en mi modo individual de pensar, la clave de la respuesta a este impase estaría en aceptar la diferencia conceptual entre ser conciente (fisiología) y conciencia (moral). 

Computación Natural

PINKER se pregunta: "¿Cómo pueden nuestros intangibles deseos, imágenes, planes y objetivos reflejar el mundo que nos rodea y al mismo tiempo mover las palancas para modelar ese mundo? Generaciones de pensadores se han golpeado sus cabezas ante el problema de cómo la mente puede interactuar con la materia. Filósofos y conductistas han emitido hipótesis que han incluido hasta la presencia de homúnculos dentro del cerebro.

Aleatoriamente la inteligencia artificial ha mostrado que los computadores solamente hasta cierto punto son capaces de ejecutar tareas intelectuales como las humanas, aun cuando hayan logrado sobrepasar en rapidez y volumen la habilidad humana para calcular, almacenar y retribuir datos.

Es obvio reconocer que los computadores realizan gigantescas y complejísimas tareas imposibles para la computación natural, pero aquí se trata de encontrar explicación de lo que el cerebro hace.

Los filósofos behavioristas insisten en que las máquinas no solamente NO están entendiendo nada, sino que sus seguidores están corriendo el riesgo de ser inducidos hacia graves errores conceptuales.

Pinker se pregunta: "¿Entonces los filófosos están acusando a los científicos de crear mentes confusas?".

"O lo contrario es lo sucedido: la computación natural ha desmititificado los términos mentalísticos: las creencias son inscripciones en la memoria, los deseos son inscripciones-meta, el pensar es computación, las percepciones son inscripciones disparadas por sensores, los ensayos son operaciones estimuladas por una meta".

La oposición a la teoría de la computación natural continua es liderada concretamente por el filósofo John Searle, quien sencillamente apela al sentido común y por el físico matemático Roger Penrose.

 

E

ste último autor del Libro "best-seller" "The Emperor’s New Mind" sostiene que la habilidad para las matemáticas proviene de un aspecto de la mente que es la conciencia, que no puede ser explicada como computación porque es una función muy complicada; tampoco por la operancia de las neuronas, ni por la teoría de la evolución de Darwin y mucho menos por la física como es entendida corrientemente.

Penrose manifiesta que él confirma el teorema de Godel que dice: "los matemáticos y por extensión los humanos, no somos programa de computador".

Al no aceptar Roger Penrose la interpretación computacional, sugiere (con ironía a mi modo de ver) como agente causal, el efecto mecánico cuántico (quantum) de la gravedad operante en los microtúbulos que conforman el esqueleto en miniatura de las neuronas.

Pinker responde que la teoráa computacional encuadra bien en nuestro modo actual de entender el mundo y que Penrose tendría que rechazar la mayor parte de la neurociencia contemporánea, la biología evolucionaria y la física.

La Emoción

En cuanto a este tópico de las emociones que también hace parte de la mente, se ha declarado prematuramente, a mi modo de entender, que se trata de un bagage no adaptativo. Sin embargo, puedo comentar que la "selección natural" tiene que trabajar y así lo ha hecho, con lo que existe y puede modificar lo que encuentre deficiente o inconveniente.

En el libro titulado "Inteligencia Emocional", del cual es autor Daniel Coleman, doctor en filosofía, a cargo de la Sección Científica del New York Times, se lee que se trata de una obra revolucionaria que ha hecho tambalear los conceptos hasta ahora consagrados por la psicología que daban prioridad al intelecto.

Su lectura proporciona frases que dan mucho en qué pensar, como estas:

1. "Para bien o para mal, la inteligencia puede no tener la menor importancia cuando dominan las emociones".

2. "Los sentimientos son esenciales para el pensamiento y el pensamiento lo es para los sentimientos".

3. "Existen dos inteligencias, la cognitiva y la emocional; "sta última nos hace más plenamente humanos".

4. Existen dos mentes, la emocional y la racional que explica así: "Una, la mente racional es la forma de comprensión de la que somos típicamente concientes, más destacable en cuanto a la conciencia reflexiva capaz de analizar y meditar. Pero junto a ésta existe otro sistema de conocimiento, impulsivo y poderoso aunque a veces ilógico: la mente emocional".

Llama la atención del lector la alternabilidad con que el autor emplea las denominaciones mente e inteligencia, aun cuando la primera sea un conjunto de procesos psíquicos y la segunda solamente una función.

Uno de los capítulos finales de su libro lo titula Coleman "Qué es la emoción?" y dice: "Utilizo el término emoción para referirme a un sentimiento y sus pensamientos característicos, a estados psicológicos y biológicos y a una variedad de tendencias a actuar".

Por hoy finalizo este comentario manifestando que he tratado de explicar como este procesamiento de la información que llega al cerebro, que proviene directamente del mundo que lo circunda, puede ser realizado por computación natural, lo que no obsta para que deliberadamente buscada, la máquina computadora sea de inigualable e insuperable ayuda complementaria.

"Computational Theory of Mind":

Frases escogidas del libro de Pinker:

1. La mente no es el cerebro sino que es lo que el cerebro hace; pero no todo lo que el cerebro hace.

2. El status especial del cerebro proviene de algo especial que ejecuta, que nos hace ver, pensar, sentir, escoger y actuar. Este algo especial es el proceso de la información o sea computación.

3. Pensar es computación, pero esto no quiere decir que el computador sea una buena metáfora de la mente.

4. Tanto la información como la computación residen en datos y en relaciones lógicas que son independientes de la naturaleza del medio físico que las contiene o conduce, así se trate de neuronas, sinapsis, electricidad, aire, silicon, fibra óptica, ondas electromagnéticas, transistores, circuitos integrados, etc.

5. Pinker insiste en que la teoría computacional de la mente ha resuelto milenarios problemas en filosofía, ha orientado la revolución del computador e incentivado significativas cuestiones de la neurociencia y provisto a la psicología con una considerable agenda investigativa.

6. La ciencia cognoscitiva nos ayuda a entender cómo la mente es posible y qué clase de mente tenemos.

7. La biología evolucionista nos ayuda a entender por qué tenemos la clase de mente que tenemos.

8. La psicología evolucionista de este libro es, en cierto sentido, una avanzada y especializada extensión de la biología evolucionista enfocada a la mente del Homo sapiens.

9. Pensar y pensamientos han dejado de ser enigmas espirituales para convertirse en procesos mecánicos que pueden ser estudiados, examinados y debatidos.

Estas dos últimas frases son resultado de dos revoluciones científicas, a saber:

Una la revolución cognoscitiva de la década 1950-1960 que explica el mecanismo del pensamiento y de la emoción en términos de información y computación; la otra es la revolución en biología evolucionista en la década 1960-1970 que explicó el complejo diseño de los seres vivos en términos de selección entre "Replicators".

Bibliografía

1. Camacho Pinto Mario. Inteligencia Artificial y Neurología.Revista MEDICINA, 4 entregas.

2. Pinker Steven. How the Mind Works. W.W. Norton & Co. New York, 1999.

3. Goleman Daniel. Inteligencia Emocional. Editorial Panamericana, 1996.

4. Wallace R. Microscopic Computation in Human Brain Evolucion. Behav. Sci., Orlando, U.S.A., 1995.

5. Reeke G.N. Jr., Sporns O. Behavorally based modelling and computational approaches to Neurosciences. Ann. Neurosci., 1993.

6. Wimmer H., Weichbold V. ChildrenÕs Theory of Mind Cognition. 1994, Austria (Internet). University of Salzburg.

7. Wallace R., Price H. Neuromolecular Computing: A new approach to human brain evolution. Biol. Cybern. 1999. Orlando. U.S.A. (Internet).

8. Pena-Reyes C.A. Sipper M. Evolucionary Computation in Medicine: An Overview. Lausana. Suiza (Internet).

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