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Atualidades sobre a Lua e Exomoons

Recentemente a missão Apollo 11, responsável pelo primeiro pouso na Lua, completou 50 anos e um novo plano está em ação para o retorno. A missão Artemis levará pela primeira vez uma mulher até o solo lunar, sendo um projeto de autoria da NASA, ESA e algumas instituições privadas.

A versão atual do programa Artemis incorpora vários componentes principais de outros projetos cancelados da NASA, tais como o Projeto Constellation (uma nova geração de naves para voos espaciais com humanos) e o Asteroid Redirect Mission (uma futura missão espacial que iria de encontro com um grande asteroide próximo da Terra e usaria braços robóticos com pinças de fixação para recuperar uma pedra de aproximadamente 4 metros do asteroide).

 

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Figura 1: Lua. Créditos: NASA/GSFC/Arizona State University

 

A missão Artemis sofreu vários golpes orçamentários nos últimos anos o que fez com que o projeto adiasse seu cronograma algumas vezes com previsão atual de chegada à Lua em 2024 .

Recentemente uma notícia curiosa chamou a atenção, a sonda israelense Beresheet foi feita para ser a primeira sonda privada a pousar na Lua. E tudo estava indo bem até que os controladores da missão perderam contato em abril enquanto a nave robótica descia. Além de toda a tecnologia que foi perdida no acidente, Beresheet tinha uma carga incomum: alguns milhares de tardígrados conhecidos como ursos-d’água. Muito resistentes, os tardígrados podem sobreviver a temperaturas variando desde pouco mais do que o zero absoluto (-272,15 °C) até os 150°C, pressões altíssimas e grandes níveis de radiação, cerca de 1000 vezes mais que um ser humano pode suportar!

Como a Lua é considerada sem vida, o escritório de proteção planetária da Nasa não desaprova as missões que derramam organismos terrestres em sua superfície. Afinal, astronautas já deixaram para trás seus próprios micróbios nos 96 sacos de lixo humano que aguardam algum futuro limpador na Lua. Se a espaçonave tivesse derramado sua carga viva em Marte, a história poderia ser diferente.

Dentro do sistema Solar sabemos que diversos planetas têm “luas”, satélites naturais, como pode ser visto mais detalhadamente nessa série de artigos da nossa página . Fora do nosso sistema temos as Exomons, “luas” de planetas orbitando estrelas que não se encontram no Sistema Solar. No final de 2018 pesquisadores apresentaram novas observações de uma candidata a “lua” associada ao Kepler-1625b usando o Telescópio Espacial Hubble.

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Figura 2: Impressão artística do planeta Artist’s do planeta Kepler-1625b orbitando sua estrela com a possível exomoon.Créditos:Dan Durda/Science

 

O sistema Kepler-1625 se encontra a mais de 8 mil anos-luz do nosso sistema e contém uma estrela bem similar ao Sol, o planeta Kepler-1625b é um gigante gasoso com cerca de 10 massas da Júpiter. As evidências em favor da hipótese da “lua”, foi baseada em decréscimos de fluxo de luz da estrela consistente com uma grande exomoon em trânsito (passando na frente da estrela). Como todo o trabalho foi feito apenas com os dados do Hubble, os pesquisadores defendem o monitoramento futuro do sistema para verificar as previsões do modelo e confirmar a existência da “lua”.

 

Referências:

[1] Evidence for a large exomoon orbiting Kepler-1625b; Alex Teachey and David M. Kipping; Sci Adv 4 (10), eaav1784. DOI: 10.1126/sciadv.aav1784

[2] https://apod.nasa.gov/apod/ap190716.html

[4] https://www.nasa.gov/artemis/

[3]https://www.theguardian.com/science/2019/aug/06/tardigrades-may-have-survived-spacecraft-crashing-on-moon

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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Cérebro crítico: novas evidências para uma teoria sobre transições de fase entre estados cerebrais.

Várias vezes usamos expressões como “minha cabeça está fervendo” ou “meu cérebro derreteu” numa analogia despretensiosa entre as super conhecidas transições de fase do estado líquido para o gasoso ou do sólido para o  líquido. Mas existe, de fato, uma hipótese relacionando os estados do nosso cérebro e as transições de fase em sistemas físicos. E a pergunta da moda é “Que transição seria essa?”

 

 

Quando você abre uma caneca de café quentinho (daquelas que têm uma tampinha para o café não esfriar), inevitavelmente algumas moléculas do vapor de café se difundem no ar e atingem seu nariz. Isso garante que você poderá sentir o aroma desta iguaria (que facilita o avanço da ciência há muitos séculos).  E isso só acontece porque alguns neurônios receptores no seu nariz são capazes de identificar estas moléculas e transmitir essa informação através de sinais elétricos para diferentes regiões do seu cérebro. Ou seja, um processo que começa em uma escala molecular vai ser transmitido para regiões cada vez maiores do seu sistema nervoso de maneira a gerar uma reação cognitiva na escala comportamental. Por exemplo, desencadeando um sorriso ou uma careta se o cheiro for agradável ou não.

Uma questão ainda em aberto no meio científico é como relacionar a atividade cerebral que ocorre em diferentes escalas de tempo e espaço e o nosso comportamento. Em outras palavras como a atividade aparentemente desordenada de tantos neurônios respondendo a estímulos externos pode se tornar organizada para dar origem a padrões tão complexos de comportamento. E é aqui que as ideias de transições de fase [1] e criticalidade podem nos ajudar.

No caso particular do nosso exemplo com o café, poderíamos pensar numa transição de fase entre dois estados específicos: um com muita atividade desencadeada pelos neurônios receptores e outro sem atividade. Imagine que os neurônios do nariz estivessem fracamente conectados entre si, ou que a capacidade de resposta deles a um estímulo fosse muito pequena. Neste caso, você só sentiria o cheiro de café se praticamente encostasse o líquido no nariz. Dizemos que nesta fase seria necessário um estímulo muito grande para que a atividade dos neurônios fosse mantida por tempo suficiente para que percebêssemos o aroma. Caracterizamos este estado como absorvedor, uma vez que para estímulos pequenos os neurônios rapidamente iriam parar de disparar ou ficariam em silêncio e a informação não se propragaria.

Por outro lado, se os neurônios do nariz estivessem fortemente conectados ou em um regime super sensível, bastaria alguém esquecer um copinho de café em cima da mesa (ver Figura 1) a muitos metros de distância que seus sensores já seriam capazes de perceber o cheiro. Além disso, se a atividade elétrica não diminuísse facilmente, você poderia passar o dia todo com a sensação de que ainda estava sentindo o tal cheirinho de café. Dizemos que esse estado é ativo, pois qualquer estímulo, por menor que seja gera uma resposta alta e duradoura.

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Figura 1: Imagem do copinho de café mais famoso do ano. (Se você não acompanhou as fofocas de Game of Thrones pode ler mais sobre esse cafezinho aqui.)

Pensando sobre esses dois extremos, parece razoável imaginar que o ideal é que nossos neurônios operem em um estado intermediário entre o silencioso e o ativo. Portanto, é fácil imaginar que exista um ponto ótimo no meio do caminho entre ser absorvente e ser super reativo e que talvez o nosso cérebro poderia estar próximo a este ponto. Essa analogia foi bastante utilizada nos últimos anos para exemplificar uma possível transição de fase no cérebro e uma preferência por estados próximos ao ponto crítico onde essa transição ocorreria.

Mas de onde veio essa ideia?

Nos anos 80 o físico Per Bak propôs que, através de interações locais, diversos sistemas complexos poderiam se auto organizar em torno de um ponto crítico. Esta criticalidade estaria, em geral, relacionada a uma transição de fase entre um estado bagunçado e outro mais organizado. Esse fenômeno ficou conhecido como criticalidade auto organizada e tem como uma das principais características a presença de distribuições do tipo lei de potência [2] em que eventos pequenos (ou de curta duração) têm uma probabilidade maior de ocorrer do que eventos grandes (ou de longa duração). Per Bak também propôs que o cérebro funcionaria de acordo com esses mesmos princípios. Segundo esta teoria, que ficou conhecida como criticalidade cerebral ou hipótese do cérebro crítico, a atividade neuronal obedeceria às mesmas leis matemáticas que o deslizamento dos grãos de areia empilhados na base de uma ampulheta. Ou seja, que a ocorrência de certos eventos, chamados avalanches, com diferentes tamanhos permitiriam manter a estabilidade global do sistema. No caso da areia as avalanches são deslizamentos de uma certa quantidade de grãos. Enquanto que no caso do cérebro essas avalanches seriam disparos elétricos de alguns neurônios.

Em 2003 Beggs e Plenz [3] publicaram a primeira evidência experimental para sustentar a hipótese do cérebro crítico. Eles mostraram que a atividade elétrica espontânea dos neurônios em fatias de cérebro de ratos, de fato, exibe uma lei de potência. Isto é, a probabilidade P(s) de observar uma avalanche com s disparos neuronais é proporcional a s elevado a um certo expoente (nesse caso: P(s)~s^(-1,5)).

Desde então muitos outros estudos mostraram evidências a favor desta hipótese, mas também contra ela. Um dos pontos fracos da teoria foi levantado em um estudo recente, que mostrou que a assinatura de lei de potência também pode ser encontrada em sistemas que estão longe de um ponto crítico [4]. Outro ponto contra é que a ideia da transição de fase no nosso exemplo do café entre um estado silencioso e outro ativo não leva em conta que o estado silencioso não é encontrado em um cérebro vivo. Ela também deixa de fora um estado cortical bastante conhecido dos experimentos em neurociência que diz respeito às oscilações cerebrais (alguns deles já descritos anteriormente aqui, aqui e aqui).

Certo, mas e daí?

E daí que, em maio deste ano, um grupo de físicos brasileiros (trabalhando em universidades públicas) publicou em uma das revistas internacionais mais importantes da física o que pode ser considerada a evidência mais forte em favor da hipótese do cérebro crítico [5]. Fortalecendo, portanto, a ideia de que o cérebro, de fato, opera em um ponto intermediário entre dois estados cerebrais diferentes. Além disso, os resultados deste trabalho sugerem que a transição de fase não ocorre entre um estado absorvente e outro ativo como no exemplo inicial do cafezinho, mas sim entre duas fases ativas: sincronizada e dessincronizada.

O grupo estudou a atividade elétrica do córtex visual primário em ratos anestesiados e utilizou uma medida da variabilidade desta atividade ao longo do tempo [6] para quantificar os diferentes estados corticais (ver exemplo de três estados diferentes na Figura 2(a)). Os estados encontrados para o tipo específico de anestesia utilizada variam desde uma atividade muito sincronizada (parecida com a que ocorre em alguns estágios do sono) até uma atividade aparentemente aleatória (parecida com estados acordados). O grupo mostrou que os tamanhos e durações das avalanches neuronais obedecem às distribuições de leis de potência verificadas in vitro no estudo de 2003 (ver Figura 2(b)). E que alguns dos resultados também são encontrados em dados de domínio público de experimentos realizados com outros animais (macaco, tartaruga e rato).

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Figura 2. Modificada da Referência [5]: Visão geral dos resultados experimentais fortalecendo a hipótese do cérebro crítico. (a) Atividade do córtex visual do rato anestesiado em três diferentes estados corticais com coeficiente de variação e nível de sincronização crescendo da esquerda para direita. (b) Distribuição do tamanho das avalanches P(S) obedecendo uma lei de potência para o estado de sincronização intermediária (vermelho). (c) Relação de escala mais rígida para os coeficientes críticos que só é obtida quando a curva azul e preta se interceptam. Indicando que a transição de fase ocorre em estados de sincronização nem muito alta nem muito baixa.

 Os pesquisadores mostraram ainda que os dados obedecem a uma condição matemática mais rigorosa do que somente a existência de uma lei de potência, e que reforça a hipótese de criticalidade. Em particular, essa condição mais especial de criticalidade não é satisfeita para qualquer valor de atividade, mas somente em estados corticais que estão entre regimes de alta e baixa sincronização (caracterizado por valores intermediários do coeficiente de variação, como mostrado na Figura 2(c)). Isto significa que a transição de fase pode ocorrer entre um estado com atividade muito aleatória e outro com atividade muito sincronizada.

Finalmente, o grupo analisou um modelo teórico de neurônios excitatórios e inibitórios chamado CROS (sigla do inglês para oscilações críticas, critical oscillations) que pode representar uma transição para um estado com oscilações corticais. Eles mostraram que as relações entre os expoentes críticos obtidos a partir deste modelo são mais parecidas com as obtidas utilizando os dados experimentais analisados do que o modelo bem conhecido de transição entre estados ativos e inativos (como no exemplo do café).

Todas estas novas evidências fortalecem a hipótese de que o cérebro pode estar operando próximo a uma transição de fase entre dois estados bem definidos; e abre novas perspectivas na busca de um modelo teórico, baseado em mecânica estatística, que explique a diversidade dos expoentes críticos obtidos com diferentes dados experimentais. Esperamos que a determinação de tal modelo contribua para um melhor entendimento do cérebro como um todo; e da relação entre as escalas neuronais microscópicas e as escalas macroscópicas do comportamento.

E, claro, esperamos que pesquisas como essa sirvam de exemplo para a sociedade sobre a qualidade e a importância do trabalho que é realizado nas Universidades Federais do nosso país.

Referências e comentários:

[1] As transições de fase mais conhecidas estão relacionadas com os estados sólido, líquido e gasoso da matéria. Em particular estamos bastante acostumados com transições chamadas de primeira ordem onde coexistem gelo e água líquida, ou água líquida e vapor que podem ser induzidas por fornecimento de calor e ocorrem a uma temperatura constante e que depende da pressão. Existem porém transições ditas de segunda ordem que possuem características diferentes das de primeira ordem. Por exemplo, no ponto crítico do diagrama pressão versus temperatura da água temos uma transição de segunda ordem em que o fluido está tão quente e comprimido que não é possível diferenciar as fases líquida e gasosa.

[2] Matematicamente a probabilidade P de ocorrer um evento de tamanho s é dada por: P(s)~(s)^k  e este gráfico pode ser representado por uma reta em escala log-log. Diferentemente da distribuição normal (Gaussiana) este tipo de distribuição não apresenta um tamanho característico.

[3] Beggs, John M., e Dietmar Plenz. “Neuronal avalanches in neocortical circuits.” Journal of neuroscience 23.35 (2003): 11167-11177.

[4] Touboul, Jonathan, and Alain Destexhe. “Power-law statistics and universal scaling in the absence of criticality.” Physical Review E 95.1 (2017): 012413.

[5] Fontenele, Antonio J., et al. “Criticality between cortical states.” Physical review letters 122.20 (2019): 208101.

[6] O coeficiente de variação CV de uma série temporal é definido como a razão entre o desvio padrão da atividade e sua média.

Outros textos sobre criticalidade cerebral:

https://www.quantamagazine.org/toward-a-theory-of-self-organized-criticality-in-the-brain-20140403/

https://www.quantamagazine.org/do-brains-operate-at-a-tipping-point-new-clues-and-complications-20190610/

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Nuvens de Júpiter ou pinturas de Van Gogh?

No início de 2019, a sonda Juno conseguiu capturar mais fotos jovianas de tirar o fôlego. A sonda Juno enviada à Júpiter em 2011 pela NASA tem como missão fornecer informações sobre o campo gravitacional e o campo magnético do planeta, além de ajudar os cientistas a compreenderem um pouco mais sobre sua composição interna (mais informações aqui).

Além de conter todos os aparatos científicos necessários para completar sua missão principal, a nave também é equipada com sensores e câmeras (apelidadas de JunoCam), que desde de 2016, quando a sonda entrou na órbita de Júpiter, vem nos fornecendo imagens de tirar o fôlego.

Essas fotos são possíveis somente devido à proximidade que a sonda consegue chegar do planeta. Isso é inédito, uma vez que as outras sondas que visitaram Júpiter fizeram observações muito distantes na tentativa de evitar a intensa radiação causada pelas partículas do Sol que ficam presas no campo magnético de Júpiter. Juno, por sua vez, foi criada para se esquivar dessa radiação, voando abaixo dos principais cinturões de radiação. 

Em 2017, quando a NASA liberou os primeiros resultados da missão Juno, as fotos já eram deslumbrantes. 

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Créditos: NASA/JPL-CALTECH/SWRI/MSSS/BETSY ASHER HALL/GERVASIO ROBLES.

Nessa foto, podemos ver o polo sul de Júpiter recoberto por ciclones (estruturas ovais no centro da imagem). Alguns desses ciclones podem chegar até 1.400 quilômetros de diâmetro!! Fazendo um paralelo, a nossa lua tem aproximadamente 3.400 quilômetros de diâmetros, então é como se os maiores ciclones de Júpiter fossem equivalente à metade do tamanho da nossa lua!!

Já recentemente, na primeira metade de 2019, quando os cientistas achavam que Júpiter não poderia mais nos surpreender, a sonda surge com mais fotos incríveis que mais parecem ter saído das telas de Van Gogh.

Jupiter.jpgCréditos: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Kevin M. Gill

Essa imagem, de cor aperfeiçoada, criada com a ajuda do cientista Kevin M. Gill, foi obtida em 12 de fevereiro de 2019, quando a sonda realizou seu 18º voo ao redor do gigante gasoso. Na imagem conseguimos ver uma formação arredondada (em marrom), que se acredita ser um sistema complexo de ciclones, rodeada de nuvens turbulentas (em azul e branco).

Além das incríveis fotos, Juno já forneceu informações inéditas que se tornaram grandes descobertas científicas sobre o campo magnético do planeta e suas espetaculares auroras. A missão tem rendido tantas fotos e informações sobre o enigmático gigante gasoso que sua permanência na órbita de Júpiter já foi aprovada pela NASA para até pelo menos 2022.

 

Referências:

https://www.nasa.gov/image-feature/jpl/dramatic-jupiter

https://www.missionjuno.swri.edu/junocam/processing?id=6529

 

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A Comandante Desobediente

1. Dos fatos

Carola Rackete (31, alemã) foi detida no sábado (29 de junho) após desobedecer lei que a proibia de ancorar no porto de Lampedusa com 42 indivíduos, resgatados do mar, a bordo. Na segunda (01 de julho), a Alemanha intercedeu no caso [1], e na quarta-feira (03 de julho) foi solta pela juíza italiana Alessandra Vella [2]. O caso ainda está pendente de sua audiência perante os tribunais, que deveria ocorrer dia 11 de julho, mas foi adiada por conta de uma greve [3].

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Carola Rackete (Imagem: EBC)

2. Dos equívocos

Além das tentativas de desqualificação da sentença, o caso desvela equívocos muito comuns quando se trata de mobilidade humana. Neste ensaio, buscaremos elucidar três dos mais presentes nas reportagens lidas previamente.

2.1 Direito ou Política?

Nem todos estão felizes pela liberação da comandante Rackete, mas a Associação Nacional de Magistrados (ANM) garante que o processo corre dentro do devido trâmite legal, e criticou Matteo Salvini, ministro do Interior e vice-premier da Itália, por dizer que a sentença teria sido “vergonhosa” e “política” [4]. Este foi o mesmo Salvini que, ano passado, “fechou todos os portos do país a deslocados internacionais resgatados no Mediterrâneo”, o que propiciou, entre outros, o drama das pessoas no navio Aquarius [5]. Ainda que alguém discorde da juíza de que a Itália seria o “porto seguro mais próximo” nesse caso, no entanto, os especialistas independentes a serviço voluntário das Nações Unidas criticam o decreto proposto por Salvini para coibir esse tipo de iniciativa, sobretudo, por violar o direito à vida tal como é concebido internacionalmente [6].

2.2 Imigrantes ou Refugiados?

Em que pesem reportagens que se referem às pessoas resgatadas na Sea Watch 3, por Carola Rackete, como “refugiadas” [7], para o Direito dos Refugiados, nesse estágio, ainda podem ou não ser “solicitantes de refúgio”. Só então, após um (longo) processo de determinação do status de pessoa refugiada, que inicia com a solicitação formal a autoridades estatais, o status de “refugiado” pode ser obtido segundo a Convenção Relativa ao Estatuto do Refugiado (1951) e seu Protocolo Adicional (1967). A confusão dos termos pode, segundo o Alto das Nações Unidas Comissariado para Refugiados (ACNUR), trazer “graves consequências” para essas pessoas [8].

2.3 Legais ou Ilegais?

Em se tratando de seres humanos, vale a máxima dos movimentos sociais de migrantes pela qual “Ninguém é ilegal” [9]. Migrar é um direito humano, em especial para buscar asilo ou refúgio, e compreender que nesse ato não há um delito é fundamental para essas discussões. Os delitos nos Estados de Direito devem ser, sempre que possível, apurados na via judicial, garantidos o contraditório e a ampla defesa. Ao se referir a essa atitude em particular, faça como a Associated Press, e utilize o “imigração irregular”, ou “migrante em situação irregular” [10], evidenciando que devem haver vias de regularização e não de proibição do direito de migrar.

3. Considerações Finais

Na sua contagem mais recente, o ACNUR (2019) estimou a existência de mais de 70 milhões de deslocados à força. Dessas, quase dois terços (41,3 milhões) estariam deslocados internamente, ou seja, próximos ao local de origem dos conflitos, e pouco mais de um terço (quase 26 milhões) teria sido reconhecido como “refugiados” por algum país do mundo. Se contados “apenas” os refugiados, mais de 85% estariam fora de países ditos desenvolvidos (como os da União Europeia).

Se olharmos para a história recente dos países de origem da maioria dessas pessoas, veremos muita gente culpada por essa situação sem vontade alguma de “arcar com as consequências”. E se olharmos mais de perto, veremos muita gente com medo de que guerras durem, e muito mais gente ainda com medo de que elas acabem.

4. Referências

ACNUR – Alto Comissariado das Nações Unidas para Refugiados (2019). Global Trends 2018. Disponível: <https://www.unhcr.org/5d08d7ee7.pdf>

Notas

[1] EFE. Alemanha pede à Itália que esclareça acusações contra capitã de navio de ONG. [01/07/19]. Disponível: <site>

[2] RFI. Desfecho de caso SeaWatch com libertação de Carola Rackete. [03/07/19]. Disponível: <site>

[3] El País. “Voltaria a fazer exatamente a mesma coisa”, diz a capitã presa por salvar refugiados no mar. [11/07/2019]. Disponível: <site>

[4] Bol. Salvini ataca juíza que libertou capitã Carola Rackete. [03/07/19]. Disponível: <site>

[5] JB. França nega autorização para navio com 58 migrantes. [25/09/2018]. Disponível: <site>

[6] ONU. Italy: UN experts condemn bill to fine migrant rescuers. [20/05/19]. Disponível: <site>

[7] DW. A capitã que desafiou autoridades para salvar refugiados. [30/06/19]. Disponível: <site>

[8] ACNUR. “Refugiados” e “Migrantes”: Perguntas Frequentes. [22/03/2016]. Disponível: <site>

[9] Rede 8M. Manifesto 8M. [08/03/2019]. Disponível: <site>

[10] AP. ‘Illegal immigrant’ no more. [02/04/13]. Disponível: <site>

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Linha do Tempo Invertida e Informação Quântica

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Créditos: Wang Guoyan e Chen Lei

Em meio a todo o pesadelo da física do ensino médio (incluindo os mnemônicos constrangedores para memorização de fórmulas) a termodinâmica sempre me pareceu a frente mais amistosa. Sem muito sofrimento, absorvi logo a ideia de que as coisas são feitas de partículas, que formam, átomos que formam moléculas… E que tudo isso se mexe, o tempo todo, numa escala de espaço muito pequena para ser observado diretamente pelos nossos olhos. Me pareceu também um conceito razoável dizer que um corpo está “quente” quando suas moléculas estão muito agitadas e, conforme elas “esbarram” em outras menos agitadas, vão perdendo energia até que todo mundo esteja mais ou menos na mesma vibe, com o perdão do trocadilho.

 Descobri depois que uma importantíssima lei da física enuncia que não é possível acontecer o inverso: não dá pras partículas mais quietas, por uma ação delas mesmas, apaziguarem as mais agitadas. Em outras palavras, se existe um esquema fechadinho na natureza e as coisas dentro dele estão em um certo “nível de bagunça”, esse nível de bagunça sempre permanece o mesmo ou piora. Chamamos o “nível de bagunça” de entropia e essa é a Segunda Lei da termodinâmica. [Três físicos teóricos acabam de morrer após essa simplificação]*. Usamos essa lógica por muito tempo, sempre que precisamos transferir calor de um lugar para outro: o calor flui do quente para o frio, sempre nessa direção e, se quisermos fazer o contrário, precisamos de uma forcinha externa. 

AÍ ~OS FÍSICO~ RESOLVEM FRITÁ.

Um belo dia, vem o sr. James Maxwell (cuja aparente função na história da ciência era “causar”) numa tarde de chuva (só pode!) propondo o seguinte exercício de imaginação: “e se a gente pudesse, dentro do sistema fechadinho, separar as moléculas agitadas das calmas? Se um pequeno “demônio” ficasse lá dentro e direcionasse as agitadas pra um lado e as calmas para o outro?”

UUUhhhh.. a galera pirou. Fritou. Gaguejou. O experimento mental ficou conhecido como “O demônio de Maxwell”. Todo mundo tentando explicar que OBVIAMENTE não dava pra fazer isso e, mesmo que houvesse um “demônio” (ou qualquer dispositivo que cumprisse o mesmo papel), isso violaria a Segunda Lei. Mas o óbvio, meus amigos, não é nada fácil de se explicar. E na física não dá só pra dizer que “não dá”. Não dá pra torcer o narizinho e dar as costas quando não gostamos de uma pergunta. Na física, tem que explicar PORQUÊ não dá. 

E DAÍ QUE DÁ SIM.

Conforme os nossos conhecimentos sobre o mundo “microscópico” foram avançando, conseguimos criar, teoricamente, ferramentas que bloqueassem as partículas menos agitadas no sistema, sem um gasto relevante de energia e dentro da mais pura, bela e rebuscada lógica da ciência – sem escândalo. Lindo, lindo mesmo. Umas contas, uns modelos… vocês precisam ver. Mas o povo quer o que? O povo quer internet instantânea. O povo quer os jogos rodando na mais perfeita brisa do cooler. O povo quer cerveja gelada espontaneamente em 30 segundos. E isso exige menos perda de calor já! Mas aí é que tá a boniteza da física teórica, vanguardista – uma vez aberto o portal:

SEGURA ESSE DEMOGORGON, JAIME MACSSUEL, PORQUE O MUNDO INVERTIDO CHEGOU.

Metendo o pé com ciência brazuca, a publicação da Nature Communications relata o experimento que foi capaz de observar o fluxo espontâneo e invertido do calor. O bonde formado por pesquisadores da Universidade Federal do ABC (Associados da Balbúrdia Comunitária**) em conjunto com o Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas (CBPF) (“B” de Brasil, né meu povo), o Instituto de Física da Universidade de São Paulo (IF – USP) e colaboradores internacionais observou qubits (qubit is the new bit) levados a diferentes temperaturas utilizando ressonância magnética nuclear e, posteriormente, o fluxo de calor do qubit mais frio para o mais quente. A sacada foi o estado inicial do sistema: as partículas observadas (qubits) possuíam uma conexão entre si, chamada “correlação quântica”, que mantém as informações dessas partículas “conectadas” ainda que elas estejam muito distantes uma da outra. Nada místico no laboratório: muita conta, suor, medida e investigação. Toneladas de ciência. Conforme essa conexão “enfraquece”, a soma das entropias (aquela desordem) individuais diminui e o calor flui no sentido chocante. AUGE. A tal correlação entra como um ente no sistema isolado, mantendo a Segunda Lei a salvo. [Físicos respiram].

Você tá achando tudo isso Black Mirror demais? Porque eu não acabei… O que o experimento pôs em xeque foi a irreversibilidade de certos processos físicos. Isso porque ressignificar a variação de entropia relativiza também a famosa “linha do tempo” (Arthur Eddington) e sua direção única possível, uma ideia baseada justamente na concepção de processos irreversíveis. É a física quântica estapeando o senso comum. Além disso a causa da troca estranha de calor parece relacionada à troca de informação, e é incrível que esses conceitos estejam de fato ligados entre si. 

O resultado deste importante experimento se reflete, por exemplo, na nossa atual concepção do Cosmos: as coisas aconteceram mesmo na ordem que pensávamos ser “obrigatória”? A computação quântica e o domínio sobre esse tipo de informação, por sua vez, nos permitem vislumbrar computadores muito mais rápidos e criptografias invioláveis [certos juízes respiram…], resolvendo o “gargalo” mundial de transferência de dados e nos levando a uma dimensão de informação ainda não imaginável – não como carros voadores e roupas prateadas. Computadores quânticos são uma realidade (ainda não acessível financeiramente) e os experimentos de transferência instantânea de informação estão entre nós. Apesar da magnitude espacial do experimento da troca de calor “invertida”, os autores afirmam não haver razão para que isso não funcione em larga escala. Por hora, você pode conseguir ajuda com a coisa da cerveja com essas rainhas da engenharia aqui. Eu sei que quântica parece ficção, mas a ciência nos trouxe pelos séculos através de sua estrutura sólida, sempre ampliando os horizontes visualizados “sobre os ombros de gigantes”. Não vamos fechar os nossos olhos a ela. Leiam textinhos, discutam ciência no bar, combatam a desinformação, se hidratem, troquem calor. Reinventem. 

Já falou com seus demônios hoje?

*Houve protesto quanto a essa afirmação (por parte da física teórica).

**Na sigla da Universidade Federal do ABC, “ABC” se refere às cidades do ABC Paulista  e a menção é apenas mais uma brincadeira do texto.

Referências

  1.  NATURE COMMUNICATIONS | (2019) 10:2456 | https://doi.org/10.1038/s41467-019-10333-7 | http://www.nature.com/naturecommunications
  2. http://agencia.fapesp.br/experimento-inverte-o-sentido-do-fluxo-de-calor/30700/