Leis da natureza, fonte desconhecida

Por Dennis Overbye
Tradução por Alexandre Schulter
Originalmente publicado em NY Times em 18 de Dezembro de 2007

“Gravidade,” diz o slogan em posters e adesivos. “Não é apenas uma boa idéia. É a lei.”

E que lei. Diferente de, digamos, leis de trânsito, você não tem escolha sobre obedecer a gravidade ou qualquer das outras leis da física. Pule e você voltará pra baixo. Fé ou boas intenções não tem nada a ver com isso.

Existência não deveria ser assim, como Einstein nos lembrou disso, “A coisa mais incompreensível sobre o universo é que ele é compreensível.” Contra todas as probabilidades, nós podemos mandar um e-mail para o Sri Lanka, passar uma nave espacial pelos anéis de Saturno, tomar uma pílula contra depressão, assar um perú ou um sufflé e matar uma cestinha do escanteio.

Sim, é um universo cheio de leis. Mas que tipo de leis são essas, afinal, que podem estar inscritas em uma camiseta mas aparentemente não em uma pedra que algum dia poderemos achar?

Elas são meros registros, uma maneira legal de organizar os fatos sobre o mundo? Elas governam o universo ou apenas o descrevem? E importa que nós não saibamos e que a maioria dos cientistas não parecem saber ou se importar de onde elas vêem?

Aparentemente importa, julgando pela reação a um artigo recente por Paul Davies, um cosmólogo da Universidade do Estado do Arizona e autor de livros de ciência populares, na página Op-Ed do New York Times.

O Dr. Davies declarou em seu artigo que a ciência, não diferente da religião, apoia-se em fé, não em Deus mas na idéia de um universo em ordem. Sem essa presunção um cientista não poderia funcionar. Seu argumento provocou uma avalanche de comentários em blogs, artigos no Edge.org e cartas ao The Times, apontando que a ordem que percebemos na natureza tem sido explorada e testada há mais de 2.000 anos por observação e experimentação. A ordem é precisamente a hipótese que o empreendimento científico está engajado em testar.

David J. Gross, diretor do Kavli Institute for Theoretical Physics em Santa Barbara, Califórnia, EUA, e co-ganhador do Prêmio Nobel em física, me disse via e-mail, “Eu tenho mais confiança nos métodos da ciência, baseado no incrível registro da ciência e sua habilidade ao longo de séculos de responder questões não respondíveis, que tenho em métodos de fé (o que são eles?).”

Alcançado por e-mail, Dr. Davies reconheceu que sua caixa de correio estava sobrecarregando com vitríolo,” mas disse que foi mal-entendido. O que ele queria desafiar, ele disse, era não a existência de leis, mas o pensamento convencional em relação à suas fontes.

Há de fato um tipo de problema do ovo e da galinha com o universo e suas leis. O que “veio” antes – as leis ou o universo?

Se as leis da física tem de ter algum poder pegajoso, para serem leis reais, alguém poderia argumentar que elas devem ser boas em qualquer lugar em qualquer tempo, incluindo o Big Bang, a suposta Criação. O que dá a elas um certo status de transcendência fora do espaço e tempo.

Por outro lado, muitos pensadores – desde Agustino – suspeitaram que o espaço e o tempo, sendo atributos desta existência, vieram a ser juntamente com o universo – no Big Bang, em vérnaculo moderno. Então porque não as leis elas mesmas?

Dr. Davies queixa que a visão tradicional de leis transcendentes é apenas monoteísmo sem Deus do século XVII. “Então Deus acabou morrendo e as leis apenas flutuaram em um vácuo conceitual mas mantiveram suas propriedades teológicas,” disse ele em sua mensagem de e-mail.

Mas a idéia de racionalidade no cosmos tem existido há muito tempo sem monoteísmo. Desde o século V a.C. o matemático e filósofo grego Pitágoras e seus seguidores proclamaram que a natureza era números. Platão preveu um reino superior de formas ideais, de cadeiras perfeitas, círculos e galáxias, do qual os fenômenos do mundo sensível eram apenas reflexões. Platão pôs um tom transcendente que tem sido popular, especialmente com matemáticos e físicos teóricos, desde então.

Steven Weinberg, um laureado Nobel da Universidade do Texas, Austin, EUA, se descreveu em uma mensagem de e-mail como “bonito Platonista,” dizendo que acha as leis da natureza serem tão reais quanto “as pedras no campo.” As leis parecem persistir, escreveu, “quaisquer sejam as circunstâncias como vejo elas, e elas são coisas as quais é possível estar errado, como quando dou uma topada do meu dedão em uma pedra que não tenha notado.”

O Platonista mais insuperável hoje em dia é Max Tegmark, um cosmólogo do Massachusetts Intitute of Technology. Em palestras e artigos recentes ele tem especulado que matemática não descreve o universo – é o universo.

Dr. Tegmark mantém que somos parte de uma estrutura matemática, ainda que esplendidamente mais complicado que um hexágono, uma tabela de multiplicação ou até mesmo as simetrias multidimensionais que descrevem física de partículas moderna. Outras estruturas matemáticas, ele prevê, existem como seus próprios universos em um tipo de democracia cósmica Pitagoreana, apesar de que nem todas necessariamente provariam ser tão ricas quanto a nossa.

“Tudo no mundo é puramente matemático – inclusive você,” escreveu ele no New Scientist.

Isso explicaria porque a matemática funciona tão bem ao descrever o cosmos. Também sugere uma resposta para a questão que Stephen Hawking, o cosmólogo Inglês, fez em seu livro, “Uma Breve História do Tempo”: “O que é isso que respira fogo dentro de equações e faz um universo para elas descreverem?” A própria matemática está pegando fogo.

Nem todo físico faz aliança com Platão. Sob pressão, esses cientistas descreverão as leis mais pragmaticamente como um tipo de taquigrafia para a regularidade da natureza. Sean Carroll, uma cosmólogo do California Institute of Technology, EUA, coloca dessa forma: “Uma lei da física é um padrão que a natureza obedece sem exceção.”

Platão e toda a idéia de uma realidade independente, além do mais, deu um tiro da boca nos anos 20 com o advento da mecânica quântica. De acordo com essa teoria esquisita, a qual, entre outras coisas, explica como nossos computadores ligam toda manhã, há uma aleatoriedade irredutível no coração microscópico da realidade que deixa uma partícula elementar, um elétron, por exemplo, em um tipo de neblina de estar em todo e qualquer lugar, ou ser uma onda ou uma partícula, até que alguma medição o firme no lugar.

Nesse caso, de acordo com a interpretação padrão do assunto, física não é realmente sobre o mundo, mas sobre os resultados dos experimentos, das nossas interações desajeitadas com o mundo. Mas 75 anos depois, essas são ainda palavras que lutam. Einstein murmurou sobre Deus não jogar dados.

Steven Weinstein, um filósofo da ciência da Universidade de Waterloo, Ontario, EUA, chamou a frase “lei da natureza” de “um tipo honorífico” conferido a princípios que parecem apropriadamente gerais, úteis e profundos. O quão gerais e profundas são realmente as leis, ele disse, é parcialmente responsabilidade da natureza e parcialmente responsabilidade nossa, já que nós somos os que temos que usá-las.

Mas talvez, como o Dr. Davies se queixa, Platão está realmente morto e não existem leis intempestíveis ou verdades. Um punhado de físicos-poetas procuram com muita atenção por leis contingentes não-absolutistas que não estão gravadas em pedra tem tentado surgir com prescrições para o que John Wheeler, um físico de Princeton e da Universidade do Texas em Austin, EUA, chamou de “lei sem lei.”

Como um exemplo, Lee Smolin, um físico do Perimeter Institute for Theoretical Physics, inventou uma teoria na qual as leis da natureza mudam com o tempo. A visão dela é de universos aninhados como bonecas Russas dentro de buracos negros, os quais são criados com características um pouco diferentes a cada vez. Mas essa teoria carece de uma meta lei que prescreveria como e por quê as leis mudam de geração para geração.

Holger Bech Nielsen, um físico Dinamarquês do Niels Bohr Institute em Copenhagen e um dos primeiros pioneiros da teoria das cordas, tem por muito tempo perseguido um projeto que ele chama de Dinâmicas Aleatórias, o qual tenta mostrar como as leis da física poderiam evoluir naturalmente de uma noção mais geral que ele chama de “maquinaria do mundo.”

Em seu site na Web, Random Dynamics ele escreve, “A ambição da Dinâmica Aleatória é ‘derivar’ todas as leis físicas conhecidas como uma quase inevitável consequência de ‘maquinaria mundial’ aleatória fundamental.”

Dr. Wheeler sugeriu que as leis da natureza poderiam emergir “confusamente” de um caos primordial, talvez como resultado de incerteza quântica. É uma noção conhecida como “isso disso” (ou “isso de um pedaço.) Seguindo essa lógica, alguns físicos sugeriram que nós não deveríamos estar procurando tanto por uma lei insuperável quanto pelo programa insuperável…

Anton Zeilinger, um físico e malandro quântico da Universidade Viena, Áustria, e fã da idéia do Dr. Wheeler, especulou que a realidade é no máximo composta de informação. Ele disse recentemente que ele suspeitava que o universo eram fundamentalmente imprevisível.

Adoro essa idéia de aleatoriedade intríseca pela mesma razão que adoro a idéia da seleção natural da biologia, porque ela e apenas ela garante que toda possibilidade será tentada, toda circunstância testada, cada nicho habitado, toda válvula de escape explorada. É uma receita para inovação e o que mais você poderia pedir se você quer incubar um universo fecundo?

Mas muita fecundidade pode ser um problema. Einstein tinha esperança que o universo fosse único: dados alguns princípios profundos, haveria apenas uma teoria consistente. Até agora o sonho de Einstein não foi realizado. Cosmólogos e físicos se acharam recentemente confrontados pela idéia do multiverso, com zilhões de universos, cada um com leis diferentes, ocupando um vasto reino conhecido pela vertente como o panorama.

Neste caso existe uma meta lei – uma lei ou equação, talvez passível de impressão em uma camiseta – que governa todas elas. Esse esperado lorde das leis seria a teoria das cordas, a alegada teoria sobre tudo, a qual aparentemente tem 10^500 soluções. Chame-a de pesadelo de Einstein.

Mas ainda é cedo para qualquer Einsteiniano dar sua mão. Já que cosmólogos não sabem como o universo veio a ser ou mesmo não têm uma teoria convincente, eles não tem uma maneira de tratar o enigma de onde as leis da natureza vieram ou se tais leis são únicas e inevitáveis ou frágeis como uma folha ao vento.

Esses tipos de especulações são divertidas, mas não são ciência, ainda. “Filosofia da ciência é tão útil para cientistas quanto ornitologia é útil para pássaros,” diz o ditado atribuído a Richard Feynman, o ganhador tardio do Nobel da Caltech, repetido pelo Dr. Weinberg.

Talvez ambas as alternativas – a chapa de pedra eterna de Platão ou o processo confuso do Dr. Wheeler – de alguma forma venham a se tornar verdade. A dicotomia entre sempre e emergente pode vir a ser eventualmente falsa tal como a dicotomia entre ondas e partículas como uma descrição da luz. Quem é que sabe?

A lei de nenhuma lei, é claro, ainda é uma lei.

Quando eu era jovem e ainda tinha todas as minhas células cerebrais eu era um fã de bridge, uma uma vez li em um jornal sobre uma mão que me deu uma boa idéia para uma metáfora para a situação do cientista ou do cidadão cosmólogo. O apostador ganhador apostou demais em sua mão. Quando as cartas mortas foram dipostas na mesa, ele constatou que a única chance de fazer seu contrato era se as cartas dos seus oponentes estivessem distribuídas exatamente como estavam.

Ele poderia ter jogado defensivamente, para minimizar suas perdas. Ao invés disso, jogou como se as cartas estivessem onde deveriam estar. E ele ganhou.

Nós não sabemos, e poderemos nunca saber, se a ciência apostou demais em sua mão. Quando em dúvida, confrontada com as complexidades do mundo, cientistas não tem opção senão jogar com as cartas de uma maneira como se pudessem ganhar, como se o universo fosse mesmo compreensível. É isso que eles vêm fazendo por mais de 2.000 anos e eles estão ainda ganhando.

Deus, deus, deus… Talvez seja hora de renomear isso para um nome mais adequado – Aquilo Que Não Entendemos Ainda – a fim de evitar confusões com o ogro do cristianismo? E sim, física téorica pode ser bem divertida.