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>Metáfora religiosa ajuda a entender a ciência? Bóson de Higgs

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Em busca da “Partícula de Deus”

Redação do Site Inovação Tecnológica – 02/04/2007

Atlas era um dos titãs da mitologia grega, condenado para sempre a sustentar os céus sobre os ombros. Aqui, Atlas é um dos quatro gigantescos detectores que farão parte do maior acelerador de partículas do mundo, o LHC, que está em fase adiantada de testes e deverá entrar em operação nos próximos meses.

LHC é uma sigla para “Large Hadron Collider”, ou gigantesco colisor de prótons. Parece difícil exagerar as grandezas desse laboratório que está sendo construído a 100 metros de profundidade, na fronteira entre a França e a Suíça. A estrutura completa tem a forma de um anel, construída ao longo de um túnel com 27 quilômetros de circunferência.

As partículas são aceleradas por campos magnéticos ao longo dessa órbita de 27 Km, até atingir altíssimos níveis de energia. Mais especificamente, 7 trilhões de volts. Em quatro pontos do anel, sob temperaturas apenas levemente superiores ao zero absoluto, as partículas se chocam, produzindo uma chuva de outras partículas, recriando um ambiente muito parecido com as condições existentes instantes depois do Big Bang.

Nesses quatro pontos estão localizados quatro detectores. O Atlas, mostrado na foto nas suas etapas finais de montagem, é um deles. O Atlas, assim como o segundo detector, o CMS (“Compact Muon Detector”), é um detector genérico, capaz de detectar qualquer tipo de partícula, inclusive partículas ainda desconhecidas ou não previstas pela teoria. Já o LHCb e o ALICE são detectores “dedicados”, construídos para o estudo de fenômenos físicos específicos.

Bóson de Higgs

Quando os prótons se chocam no centro dos detectores as partículas geradas espalham-se em todas as direções. Para capturá-las, o Atlas e o CMS possuem inúmeras camadas de sensores superpostas, que deverão verificar as propriedades dessas partículas, medir suas energias e descobrir a rota que elas seguem.

O maior interesse dos cientistas é descobrir o Bóson de Higgs, a única peça que falta para montar o quebra-cabeças que explicaria a “materialidade” do nosso universo. Por muito tempo se acreditou que os átomos fossem a unidade indivisível da matéria. Depois, os cientistas descobriram que o próprio átomo era resultado da interação de partículas ainda mais fundamentais. E eles foram descobrindo essas partículas uma a uma. Entre quarks e léptons, férmions e bósons, são 16 partículas fundamentais: 12 partículas de matéria e 4 partículas portadoras de força.

A Partícula de Deus

O problema é que, quando consideradas individualmente, nenhuma dessas partículas tem massa. Ou seja, depois de todos os avanços científicos, ainda não sabemos o que dá “materialidade” ao nosso mundo. O Modelo Padrão, a teoria básica da Física que explica a interação de todas as partículas subatômicas, coloca todas as fichas no Bóson de Higgs, a partícula fundamental que explicaria como a massa se expressa nesse mar de energias. É por isso que os cientistas a chamam de “Partícula de Deus”.

O Modelo Padrão tem um enorme poder explicativo. Toda a nossa ciência e a nossa tecnologia foram criadas a partir dele. Mas os cientistas sabem de suas deficiências. Essa teoria cobre apenas o que chamamos de “matéria ordinária”, essa matéria da qual somos feitos e que pode ser detectada por nossos sentidos.

Mas, se essa teoria não explica porque temos massa, fica claro que o Modelo Padrão consegue dar boas respostas sobre como “a coisa funciona”, mas ainda se cala quando a pergunta é “o que é a coisa”. O Modelo Padrão também não explica a gravidade. E não pretende dar conta dos restantes 95% do nosso universo, presumivelmente preenchidos por outras duas “coisas” que não sabemos o que são: a energia escura e a matéria escura.

É por isso que se coloca tanta fé na Partícula de Deus. Ela poderia explicar a massa de todas as demais partículas. O próprio Bóson de Higgs seria algo como um campo de energia uniforme. Ao contrário da gravidade, que é mais forte onde há mais massa, esse campo energético de Higgs seria constante. Desta forma, ele poderia ser a fonte não apenas da massa da matéria ordinária, mas a fonte da própria energia escura.

Em dois ou três anos saberemos se a teoria está correta ou não. Ou, talvez, nos depararemos com um mundo todo novo, que exigirá novas teorias, novos equipamentos e novas descobertas.

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>Biocomunicação

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Da apresentação do livro Biocommunication and Natural Genome Editing, de Günther Witzany (Springer, 2010):

Biocommunication occurs on three levels (A) intraorganismic, i.e. intra- and intercellular, (B) interorganismic, between the same or related species and (C) transorganismic, between organisms which are not related. The biocommunicative approach demonstrates both that cells, tissues, organs and organisms coordinate and organize by communication processes and genetic nucleotide sequence order in cellular and non-cellular genomes is structured language-like, i.e. follow combinatorial (syntactic), context-sensitive (pragmatic) and content-specific (semantic) rules. Without sign-mediated interactions no vital functions within and between organisms can be coordinated. Exactly this feature is absent in non-living matter.

Additionally the biocommunicative approach investigates natural genome editing competences of viruses. Natural genome editing from a biocommunicative perspective is competent agent-driven generation and integration of meaningful nucleotide sequences into pre-existing genomic content arrangements and the ability to (re)combine and (re)regulate them according to context-dependent (i.e. adaptational) purposes of the host organism.

>A arte e sua magia

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Coisas e loisas

Folha Mais! – São Paulo, domingo, 04 de outubro de 2009

JORGE COLI

Alguns leitores escreveram para esta coluna sobre a relação entre arte e mercado, que foi lembrada, aqui mesmo, no domingo passado. Um deles interessou-se pela ideia de que a arte não produz objetos, mas produz sujeitos que pensam sem palavras. Diz assim: “Ao mesmo tempo que concordo, discordo. Acho que as “coisas físicas” produzidas, que costumamos chamar de arte, têm sua mágica, seu fetiche enquanto coisas”.

O leitor tem razão em sua reticência, porque faltou dizer que objeto, naquele caso, não é um sinônimo de coisa. Significa algo posto para, e pelo, sujeito. Seria, por assim dizer, uma “coisa” submissa.

Ora, a obra de arte, como ele diz, tem sua mágica. Por isso, age como sujeito ao operar seus milagres. O despacho numa encruzilhada é um agente.

Ele atua. Não é um ser passivo. É um sujeito.

A proximidade com as crenças mágicas ou religiosas permite compreender bastante “aquilo que costumamos chamar de arte”. Arte, tal como a concebemos hoje, é, exatamente, aquilo que costumamos chamar de arte. Qualquer outro critério, além da própria denominação, é insuficiente. Beleza, sensibilidade, expressão e mais o que se quiser, nada disso oferece um campo vasto o suficiente para recobrir tudo o que nossa cultura entende por arte.

Marcel Duchamp, nas primeiras décadas do século 20, determinou isso por meio de seus “ready-mades”: se ficarmos convencidos de que uma roda de bicicleta, exposta numa galeria ou num museu, é arte, ela passa a ser arte.

Condão

Não se trata de impostura. A palavra “arte” adquiriu poderes reais. É um abracadabra que funciona. Metamorfoseia a caixa de sabão Brillo, ou a roda de bicicleta. Elas passam a emitir sinais, significações, intuições, que antes não tinham. No mundo dos objetos comuns, eram mudos. Depois que viraram arte, falam uma linguagem, silente e intensa.

A razão é que se sacralizaram pela nossa crença: como acreditamos neles, eles nos respondem. São entes cheios de poderes invisíveis, mas laicos, desvinculados de qualquer religião ou sobrenatural.

A mais prodigiosa das pinturas é apenas um pouco de tinta sobre uma tela; Van Gogh escreveu alguma coisa assim.

Pouco depois de sua morte, um quadro seu foi descoberto numa casa de Saint-Rémy [França], tapando o buraco de um galinheiro. As galinhas não sentiam frio e aquilo, ali, não era arte, de modo algum.

Mandrake

Quem decide que uma pintura, uma escultura, um copo d’água é arte? O artista, se tem algum reconhecimento, ou seja, se alguém acreditar que ele possui esse poder transformador.

O crítico, que celebra e convence, ou que despreza e condena (a fórmula negativa mais forte, a única que de fato anula o feitiço, se alguém acreditar nela, está claro, é: “Isso não é arte”. Muito usada, em escritos e em conversas, de preferência num tom de superioridade, por críticos seguros de si, contentes de vestirem a casaca e a cartola do mágico).

As galerias, os museus, que aceitam tal ou qual obra e recusam outras.

O mercado, que gradua seus valores segundo a intensidade das crenças.

Cerne

Seria leviano duvidar dos poderes da arte. Comovem, fascinam, despertam desejo de posse: muitos colecionadores arruinaram-se por não resistirem ao canto da sereia. O roubo de grandes obras conhecidas, que não podem ser vendidas, mostra que a arte pode causar desatinos. Mas, por felicidade, ela também conduz a grandes, elevados prazeres, a formas sutis e profundas de inteligência.

>Dead Ahead: Similar Early Warning Signals of Change in Climate, Ecosystems, Financial Markets, Human Health

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Scientists identify ‘tipping points’ at which sudden shifts to new conditions occur

National Science Foundation (Press Release 09-161), September 2, 2009

What do abrupt changes in ocean circulation and Earth’s climate, shifts in wildlife populations and ecosystems, the global finance market and its system-wide crashes, and asthma attacks and epileptic seizures have in common?

According to a paper published this week in the journal Nature, all share generic early-warning signals that indicate a critical threshold of change dead ahead.

In the paper, Martin Scheffer of Wageningen University in The Netherlands and co-authors, including William Brock and Stephen Carpenter of the University of Wisconsin at Madison and George Sugihara of the Scripps Institution of Oceanography in La Jolla, Calif., found that similar symptoms occur in many systems as they approach a critical state of transition.

“It’s increasingly clear that many complex systems have critical thresholds–‘tipping points’–at which these systems shift abruptly from one state to another,” write the scientists in their paper.

Especially relevant, they discovered, is that “catastrophic bifurcations,” a diverging of the ways, propel a system toward a new state once a certain threshold is exceeded.

Like Robert Frost’s well-known poem about two paths diverging in a wood, a system follows a trail for so long, then often comes to a switchpoint at which it will strike out in a completely new direction.

That system may be as tiny as the alveoli in human lungs or as large as global climate.

“These are compelling insights into the transitions in human and natural systems,” says Henry Gholz, program director in the National Science Foundation (NSF)’s Division of Environmental Biology, which supported the research along with NSF’s Division of Ocean Sciences.

“The information comes at a critical time–a time when Earth’s and, our fragility, have been highlighted by global financial collapses, debates over health care reform, and concern about rapid change in climate and ecological systems.”

It all comes down to what scientists call “squealing,” or “variance amplification near critical points,” when a system moves back and forth between two states.

“A system may shift permanently to an altered state if an underlying slow change in conditions persists, moving it to a new situation,” says Carpenter.

Eutrophication in lakes, shifts in climate, and epileptic seizures all are preceded by squealing.

Squealing, for example, announced the impending abrupt end of Earth’s Younger Dryas cold period some 12,000 years ago, the scientists believe. The later part of this episode alternated between a cold mode and a warm mode. The Younger Dryas eventually ended in a sharp shift to the relatively warm and stable conditions of the Holocene epoch.

The increasing climate variability of recent times, state the paper’s authors, may be interpreted as a signal that the near-term future could bring a transition from glacial and interglacial oscillations to a new state–one with permanent Northern Hemisphere glaciation in Earth’s mid-latitudes.

In ecology, stable states separated by critical thresholds of change occur in ecosystems from rangelands to oceans, says Carpenter.

The way in which plants stop growing during a drought is an example. At a certain point, fields become deserts, and no amount of rain will bring vegetation back to life. Before this transition, plant life peters out, disappearing in patches until nothing but dry-as-bones land is left.

Early-warning signals are also found in exploited fish stocks. Harvesting leads to increased fluctuations in fish populations. Fish are eventually driven toward a transition to a cyclic or chaotic state.

Humans aren’t exempt from abrupt transitions. Epileptic seizures and asthma attacks are cases in point. Our lungs can show a pattern of bronchoconstriction that may be the prelude to dangerous respiratory failure, and which resembles the pattern of collapsing land vegetation during a drought.

Epileptic seizures happen when neighboring neural cells all start firing in synchrony. Minutes before a seizure, a certain variance occurs in the electrical signals recorded in an EEG.

Shifts in financial markets also have early warnings. Stock market events are heralded by increased trading volatility. Correlation among returns to stocks in a falling market and patterns in options prices may serve as early-warning indicators.

“In systems in which we can observe transitions repeatedly,” write the scientists, “such as lakes, ranges or fields, and such as human physiology, we may discover where the thresholds are.

“If we have reason to suspect the possibility of a critical transition, early-warning signals may be a significant step forward in judging whether the probability of an event is increasing.”

Other co-authors of the paper are Jordi Bascompte and Egbert van Nes of the Consejo Superior de Investigaciones Scientificas, Sevilla, Spain; Victor Brovkin of the Max Planck Institute for Meteorology in Hamburg, Germany; Vasilis Dakos of the Potsdam Institute for Climate Research in Potsdam, Germany; and Max Rietkerk of Utrecht University in The Netherlands.

The research also was funded by the Institute Para Limes and the South American Institute for Resilience and Sustainability Studies, as well as the Netherlands Organization of Scientific Research and the European Science Foundation, among others.