Indícios Quânticos para a Física Dimensional Links Anotados
Death-defying time crystal could outlast the universe
Este artigo da autoria de Lisa Grossman, Cambridge, UK, foi publicado a 18 de Janeiro de 2012 pela revista irlandesa New Scientist. Os dois links aqui disponibilizados referem-se ao mesmo texto, reproduzido nos sites de Kurzweil - Accelerating Inteligence e da TranshumanTec. A diferença entre os dois reside na informação acessória. Na página de Kurzweil é possível seguir uma interessante discussão entre vários comentaristas que acrescentam pistas para um desenvolvimento mais alargado. Em contrapartida, na página da TranshumanTec não existia à data desta referência qualquer comentário; mas o texto é intercalado com links preciosos para outros artigos acerca da matéria abordada. O leitor escolherá a opção que mais lhe interessa - ou ambas.
O artigo de Lisa Grossman aborda uma interessante teoria desenvolvida por Frank Wilczek (físico teórico do Massachusets Institute of Technology, um dos galardoados em 2004 com o prémio Nobel pela sua descoberta (...) da liberdade assimptótica relacionada com a interacção forte - que hoje explica as estrelas de quarks) que nos remete para o desenvolvimento de uma ideia já abordada há muitas décadas por Isaac Asimov no seu hiper-famoso conto "A Última Pergunta" (1956 - Memória do Elefante, 1972): será possível inverter a entropia de modo a escapar à morte final do Universo?
No conto de Asimov o Universo vai gradualmente desaparecendo à medida que a segunda lei da termodinâmica exerce a sua fatal erosão entrópica, até que resta apenas um computador (Multivac, onde toda a informação da Humanidade extinta está armazenada) que tenta responder à última pergunta formulada pelo Homem. Não vou contar aqui o fim da história para não privar o leitor do prazer de ler o conto original, neste momento mais disperso pela Internet do que os derradeiros átomos da história de Asimov.
Wilczek seguiu um raciocício divergente - e a ideia, estranhamente, surgiu-lhe da análise do comportamento dos cristais. Os cristais dispõem a sua estrutura atómica ao longo de formas rigorosamente geométricas, não pelo capricho de um qualquer inteligent design mas pelo facto de este arranjo estrutural permitir o menor investimento de energia possível para os estados quânticos dos seus átomos. "A Teoria da Relatividade Restrita de Einstein há muito que habituou os físicos a pensarem no tempo como apenas mais uma dimensão, uma mera extensão das três dimensões do espaço. Portanto, se podemos ter cristais em três dimensões, pensou Wilczek, porque não em quatro?
Parece que ninguém ainda se tinha lembrado disto. Wilczek aprofundou a ideia - e chegou à conclusão que tais cristais não só podiam existir como deveriam seguir leis estruturantes bem definidas: agruparem-se em loops sobrepostos orbitando zonas de entropia praticamente nula em torno do zero absoluto - o que os transforma em computadores naturais praticamente eternos para os quais a Humanidade poderá em última instância fazer o seu upload e resistir indefinidamente. Deste modo, um cristal de tempo poderá desafiar a morte entrópica do Universo - porque não precisa de energia externa para funcionar!
O facto é que esta hipótese de Wilczek tem vindo a congregar a atenção e os comentários de vários físicos e astrofísicos de todo o mundo, tais como Freeman Dyson e Andrei Linde, conhecido pela teoria do Universo auto-replicante. Mas outros cientistas, como por exemplo Craig Hogan, do Fermilab, mostram-se mais cépticos. "Talvez não seja assim tão revolucionário", comenta Hogan.
Para já, a tese de Frank Wilczek aflora apenas alguns aspectos mais imediatos - daí o link que incluí para o think tank de Kurzweil onde os super-cérebros da Singularidade já estão a dissecar as possibilidades implícitas.
Quanto a Fermanl, pensa que é ainda muito cedo para extrair grandes conclusões desta hipótese. "A ideia de um cristal de tempo é sem dúvida genial e Asimov teria delirado com ela - se é que não está mesmo algures a rir desalmadamente com este volte-face da sua história. A Teoria Metadimensional e Hipercâmpica evoluiu para um modelo de Universo Cíclico que faz lembrar a Teoria das Branas de Turok - com a diferença fundamental de que nesta as branas constituem o Universo global enquanto na minha teoria a brana universal evolui como uma ciclóide de revolução no Aleph 2, dele saindo e a ele regressando ao fim de um espaço de tempo extremamente longo que nos remete para a idade mais antiga dos ciclos da tradição hindú para o Universo - a Satya Yuga (a Idade actual é a do Kali Yuga). É extremamente difícial extrair evidência científica para estas tradições de biliões de anos e os que se aventuram neste tipo de análise correm o risco de ser facilmente marginalizados pela ortodoxia, já de si tão avessa a novas teorias, mesmo baseadas em desenvolvimentos teórico-matemáticos bem fundamentados - veja-se o que aconteceu com Fritjof Capra, por exemplo. Os físicos teóricos não são ciborgues da ortodoxia, é evidente; têm também os seus devaneios ficcionais que os levam a progredir no estudo de novas possibilidades - mas evitam referir esses devaneios, até porque, ao fim e ao cabo, eles próprios reconhecem a necessidade de manter o núcleo gnóstico duro fora do alcance dos diletantes, até por uma questão de segurança pessoal... Mas eu penso que, se fizermos as contas colhendo o maior número possível de referências acerca deste tema, chegaremos à conclusão de que o princípio do tempo hindú coincide com a idade prevista para o Big-Bang e que este é exactamente o ponto onde se inverte o desdobramento do Universo Cíclico. E aqui eu penso que a tradição hindú pode ser preciosa para compreendermos como é que a evolução consegue 'furar' esse ponto de viragem e permanecer no espaço-tempo - esse é o conceito do Ovo de Brama, a consciência cósmica que se acrisola em cada ciclo e se expande em cada novo Big-Bang. É bonito, é elegante e talvez cheguemos mesmo à conclusão de que é científico! Mas, como disse, não podemos inverter a pirâmide da investigação e partir desse pressuposto - a menos que consigamos reunir provas circunstanciais muito fortes. Continuaremos a desenvolver paulatinamente o edifício do Universo Cíclico, que neste momento consegue já harmonizar todas as teorias físicas actuais; e a estudar as transferências de energia entre ele e o Aleph 2 que nos permitem já vislumbrar soluções mais coerentes para os buracos negros, para a matéria e energia exóticas e até mesmo para o bosão de Higgs. Será o Ovo de Brama o Multivac de Asimov agora consubstanciado na hipóse do cristal de tempo de Wilczek? Ou serão estes apenas indícios para uma realidade muito mais fantástica e esotérica? Não sabemos ainda; mas tudo indica que, globalmente, estamos no rumo certo. As viagens inter-galácticas poderão ser uma derivada colateral neste contexto; mas constituirão com certeza o grande motor para que este edifício de investigação progrida." Fermanl, em Oliveira de Frades, aos 24 de Janeiro de 2012.
Este link remete para uma página da revista New Scientist onde são apresentadas cinco reacções químicas que foram consideradas impossíveis. Como diz o seu autor, Philip Ball, "A História está repleta de ideias que começaram por ser ridicularizadas ou combatidas mas acabaram por modificar as regras do jogo."
1. A primeira história conta-nos a descoberta das estruturas quasicristalinas feita em 1984 pelo químico israelita Dan Shechtman ao analisar uma liga de alumínio e manganésio que se revelava pentaédrica - um arranjo que não permite uma disposição complanar exacto. Shechtman conseguiu explicar o paradoxo a partir de uma ideia de Roger Penrose para a justaposição de losangos e apresentou a sua teoria à ortodoxia atónita. A ideia de Shechtman foi considerada tão absurda que até mesmo um gigante da química como Linus Pauling (Prémio Nobel da Química em 1954, Prémio Nobel da Paz em 1962 e Prémio Lenin da Paz em 1968) a ridicularizou dizendo que "Não existe essa coisa de quasicristais, existem apenas quasi-cientistas!" Dan Shechtman recebeu o Prémio Nobel da Química em 2011 por esta descoberta! Fermanl adora esta história. "As heresias científicas actuais são condenadas pela ortodoxia céptica com a mesma veemência com que a Inquisição condenou Galileu, Copérnico, Giordano Bruno e tantos outros. Muitos pensam que a ortodoxia são apenas as figuras de topo a nível internacional - cientistas de renome, Prémios Nobel, Reitores de Universidades, Directores de Investigação, etc.; mas de facto a ortodoxia é todo o statu quo, o pensamento corrente. Quando você lê no jornal uma notícia relatando uma hipótese que se afasta mais do seu quotidiano, você reage, na maioria dos casos e a menos que seja um iniciado no tema, com algum desdém ou mesmo uma gargalhada. "Este tipo é bem apanhado!..." Ao dizer isso você está a defender a ortodoxia e o statu quo sem o saber. A verdade é que o tipo que é descrito na notícia pode muito bem ter razão - mas a sua atitude é mais um voto para que ele não receba subsídios para continuar o seu trabalho ou possa mesmo ser marginalizado pelos seus pares. Isto aconteceu frequentemente ao longo da História e provavelmente continuará a acontecer - porque também é verdade que você pode ter razão. É um pouco como a tradição, seja ela familiar, corporativa ou étnica: sempre se fez assim, portanto a sua comunidade espera que você faça assim - mesmo que você demonstre que existe uma alternativa melhor. Ou como a moda: são inconcebíveis os sacrifícios a que homens e mulheres se sujeitam para seguirem as tendências eleitas para o vestuários, calçado e adereços apenas porque essa atitude reforça o seu sentido de pertença a uma comunidade ou define um estatuto considerado superior. Os modismos linguísticos são exemplares e frequentemente caricatos: quando o regime político vigente assenta nas classes mais favorecidas e assume a forma oligárquica, a linguagem depura-se e a retórica floresce, atingindo por vezes ressonâncias barrocas e gongóricas que a tornam incompreensível; mas se a situação política muda e a democracia se instala, todos se apressam a banalizar a linguagem, chegando por vezes a extremos agónicos em que os interlocutores descambam para um calão soez e ordinário para mostrarem que são 'populares' ou estão com o 'proletariado revolucionário'. A pretexto do combate ao elitismo cometem-se impavidamente genocídios culturais, transformando mesmo linguagens cultivadas durante milénios no linguajar de ex-colónias e estratos marginais com séculos de atraso. É assim que o statu quo funciona. Quando um cientista enceta uma via de investigação nova sabe que a curto prazo terá de seguir isolado e terá de arrostar contra a natural ignorância dos que ficam para trás para conseguir sobreviver até o seu trabalho ser aceite. É por tudo isto que a história de Dan Shechtman é duplamente exemplar: primeiro, porque mostra que também a ortodoxia pode incorrer em erro; segundo, porque nos dá força, a nós que ainda estamos a atravessar o deserto do (re)conhecimento, para perseverarmos no nosso esforço."
2. Estive a procurar no YouTube 'Both Sides, Now' - uma canção de Joni Mitchell que ouvi há muito tempo. Não encontrei a versão que recordo, mas não vou desistir!... É de facto uma belíssima moldura para a segunda história desta colecção. Boris Belousov não teve tanta sorte como Shechtman - a sua vingança chegou tarde demais. Quando recebeu o Prémio Lenin em 1980 já tinha morrido há dez anos. A odisseia deste bioquímico russo começou em 1950. Belousov estava no seu laboratório e preparara um cocktail com vários ingredientes químicos que proporcionava uma reacção semelhante à da glicólise, o processo pelo qual as enzimas reduzem o açúcar. A reacção iniciou-se normalmente e a solução mudou gradualmente de cor, tornando-se amarela. Mas depois qualquer coisa muito estranha aconteceu: a reacção continuou e o líquido tornou-se novamente incolor, inverteu-se mais uma vez e voltou o amarelo... Incolor... Amarelo. Começou a oscilar entre os dois estados. Isto era impossível! Uma reacção que evoluía espontaneamente nos dois sentidos violava a segunda lei da termodinâmica, um dos pilares mais sagrados de toda a Física que postula a impossibilidade de inverter a entropia! Algo tinha de estar errado e só um louco se atreveria a defender o contrário! Foi assim que Belousov se viu impossibilitado de publicar a sua descoberta; acabou por escrever as suas conclusões num papel que anexou às teses para uma conferência acerca de outro assunto e elas foram assim estiolando na obscuridade. Na realidade, Belousov não era o primeiro a observar este tipo de reacção; em 1921, o químico americano William Bray tinha referido oscilações semelhantes numa reacção entre água oxigenada e iões iodeto; mas ninguém acreditou. Foi preciso esperar até à década de 60 para que Anatoly Zhabotinsky, compatriota de Belousov, repetisse a reacção mas alterando-a de modo a que as cores envolvidas fossem o vermelho e o azul. Agora sim! Isto mexia com a Bandeira e as reacções BZ, ou Belousov-Zhabotinsky, começaram rapidamente a espalhar-se por todo o mundo! Mais tarde surgiria uma explicação: as reacções deste tipo produzem compostos auto-catalíticos que geram a inversão - e o fenómeno começou a ser estudado noutros campos, desde a coloração das aves às flutuações que estão na origem das arritmias cardíacas. Na Universidade da West England em Bristol, UK, Andrew Adamatsky está mesmo a desenvolver a possibilidade de utilizar as interacções de onda associadas às oscilações BZ para criar portas lógicas. Ele e os seus colaboradores da Alemanha e Polónia estão a tentar criar circuitos químicos "molhados" que simulam o comportamento dos neurónios, incluindo a sua capacidade de auto-regeneração - o que também significa novas e magníficas possibilidades para o desenvolvimento da Biónica.
Esta história é muito interessante. As oscilações BZ na química estão para a entropia como o salto hipercâmpico por efeito-túnel está para a velocidade da luz na física. Num e noutro caso existem constantes que parecem ser violadas sem que de facto o sejam - são apenas contornadas através de um artifício proporcionado por outras variáveis. Será assim? "A Física é fértil em paradoxos de todos os géneros", diz Fermanl, "e quando chegamos ao mundo quântico ou às teorias astrofísicas para a explicação do Universo esses paradoxos nãp páram de aumentar. Vejamos, por exemplo, a Teoria das Branas: ela postula que o Universo é constituído por duas branas que ora se afastam, ora se aproximam, até que o seu contacto gera um novo Big Bang e o ciclo recomeça. Se quisermos ser exegetas radicais, podemos dizer que esta teoria viola a segunda lei da termodinâmica porque se baseia numa oscilação da entropia! No entanto este paradoxo não existe no Universo Cíclico porque ele é constituído por uma única brana - é um ciclóide em revolução constante."
3. A terceira história refere-se a Vitali Goldanski, químico e físico nuclear russo que em 1970 demonstrou que podiam ocorrer reacções moleculares a temperaturas próximas do zero absoluto - numa altura em que a teoria cinética vigente considerava impossíveis tais reacçóes nas nuvens de gás interestelar devido ao facto de a energia disponível ser insuficiente para que pudessem ocorrer. Goldanski não só demonstrou laboratorialmente que tal era possível como forneceu uma explicação para o facto baseada no efeito-túnel - contribuindo com elementos preciosos para o conhecimento do modo como este efeito se processa para diferentes tipos de barreiras de potencial. Fermanl considera o trabalho de Goldanski não só relevante como fundamental. "Goldanski forneceu pistas únicas para a compreensão do modo como se articula a estrutura metadimensional ao nível molecular e como se processam as transferências energéticas que determinam as reacções físico-químicas a este nível. Sem o seu trabalho demoraríamos muito mais tempo a compreender as 'discrepâncias' envolvidas nos metacampos e no modo como as coroas iso-vectoriais interactuam. O seu contributo para a Astrobiologia é ainda incalculável e abriu as portas de um mundo completamente novo para a explicação da origem da Vida."
4. E eis-nos chegados à quarta história, que nos conta como foi derrubado outro dos pilares sagrados da química - o da não-reactividade dos gases nobres. Até 1961 o consenso geral era o de que os gases nobres são inertes - o que se explica devido ao facto de os átomos destes elementos terem o seu manto electrónico exterior completamente preenchido. Logo após a descoberta do Árgon em 1894, o químico francês Henri Moissan tentou fazê-lo reagir com o flúor, bombardeando uma mistura dos dois com descargas eléctricas. Resultado: nada. Depois dele muitos outros investigadores tentaram reacções semelhantes - com idênticos resultados. Na década de 30, o próprio Linus Pauling desafiou o químico Don Yost do Instituto de Tecnologia em Pasadena a tentar fazer reagir com o flúor uma amostra de Xénon que conseguira - o que apenas conseguiu arruinar alguns frascos de quartzo supostamente inerte... Depois disto, só um herói ou um louco tentaria conseguir uma reacção com gases nobres.
Onde falhara a 'força bruta' acabaria por prevalecer a argúcia e a perseverança. Neil Bartlett era um químico britânico que trabalhava na Universidade da British Columbia em Vancouver, no Canadá. Não lhe interessava desafiar a 'sabedoria' convencional, mas apenas extrair conclusões lógicas e coerentes do seu trabalho. Em 1961 descobriu que o hexafluoreto de platina, descoberto três anos antes por químicos dos Estados Unidos, era um oxidante que superava todas as expectativas. A oxidação, o processo pelo qual os electrões são removidos de um elemento ou composto, deve o seu nome ao facto de o oxigénio ser excepcionalmente dotado para esta tarefa; mas Bartlett descobriu que o hexafluoreto de platina conseguia oxidar o próprio oxigénio, arrancando-lhe os electrões e transformando-o num ião positivo. No início do ano seguinte, Bartlett estava a preparar uma leitura e aconteceu-lhe relancear os olhos por um gráfico de "potenciais de ionização". Os números destes gráficos quantificam a energia necessária para remover um electrão de várias substâncias. Notou que o potencial de ionização do Xénon era quase exactamente igual ao do Oxigénio. Seria possível que o hexafluoreto de platina oxidasse igulamente o Xénon? A mistura do gás vermelho oxidante com o xénon incolor forneceu a resposta. O recipiente de vidro foi imediatamente preenchido por uma substância amarela! Era o xénon-hexafluoreto de platina, o primeiro composto obtido pela reacção de um gás nobre!
Seguiram-se muitos outros compostos de xénon e krípton. Alguns são explosivamente instáveis; Bartlett quase perdeu uma vista ao estudar o dióxido de xénon. O Rádon, um gás nobre radioactivo mais pesado, também forma compostos; mas só no ano 2000 se conseguiu obter o primeiro composto de rádon - o fluorohidreto de rádon - na Universidade de Helsínquia, na Finlândia (Nature, vol 406, p 874). Mesmo actualmente, os gases nobres continuam a provocar surpresas. Roald Hoffman, Prémio Nobel da Universidade de Ithaca em New York, confessa ter ficado chocado quando, também no ano 2000, químicos de Berlim anunciaram um composto de xénon e ouro - o ouro era até então suposto ser também um metal não-reactivo (Science, vol 290, p 117).
Portanto, cultivem um saudável cepticismo em relação àquilo que vos ensinam na Escola. Os gases nobres continuam a ser os elementos menos reactivos que existem por aí - mas parece que a natureza pode ser treinada de molde a fazer quase tudo quanto queremos.
Fermanl não considera esta história menos interessante. "Às vezes penso que as razões por que estas reacções com os gases ditos inertes demoraram tanto tempo a ser descobertas são mais políticas do que científicas. O fanatismo cega e talvez este caso não seja uma excepção. O período de franco desenvolvimento das ciências experimentais teve início durante a Revolução Francesa - e todos conhecemos o destino de Antoine Lavoisier, um químico oriundo da nobreza cujas conclusões ainda hoje são válidas. À medida que as monarquias foram sendo exiladas para o norte da Europa, a palavra 'nobre' foi adquirindo uma conotação depreciativa que para muitos era sinónimo de algo a abater - quando não humilhar e aviltar. Ou seja, a conotação circunstancial do termo acabou por se sobrepor à sua riqueza etimológica e linguística. De facto, a palavra 'nobre' significa principal, excelente, Ilustre, distinto, honroso e apreciável, magnânimo, elevado, sublime - qualidades pressupostamente características da nobreza, que não dos corruptos e decadentes que, pelo mero facto de ostentarem esse rótulo por herança ou aquisição, se julgavam autorizados a escravizar a humanidade a seu bel prazer. Isto basta para compreender que tentar 'domesticar' um gás nobre à bomba ou a chicote constitui uma metodologia de eficácia duvidosa. Por outro lado, nobre significa também forte, resistente, perene - qualidades fundamentais para que qualquer estrutura possa existir e permanecer (é evidente que nada consegue resistir a uma supernova ou a uma explosão de raios gama - mas aí a vida não existe e portanto o problema não se põe). Desde sempre as obras humanas destinadas a constituir um farol para o futuro foram construídas recorrendo a materiais não só plasticamente manejáveis mas capazes de desafiar da erosão do tempo. E quando elaboramos os nossos arquivos e memórias queremos que a sua base material perdure indefinidamente - tal como queremos que as nossas naves intergalácticas resistam aos banhos e bombardeamentos de radição a que estão sujeitas. A verdade é que tanto necessitamos de conhecer as possibilidades reactivas dos materiais inertes como precisamos de materiais inertes não-reactivos - pelo que toda esta discussão, não sendo supérflua, é um pouco absurda e vice-versa. Até à data ainda não foram conseguidos compostos a partir do Néon, por exemplo - eis o exemplo de um nobre que ainda não foi 'domesticado'. Outra incógnita é o Ununóctio, um transactinídeo super-pesado cujo nome, provisório, indica a sua posição na Tabela Periódica - é o elemento 118. É também designado Eka-Rádon e outros nomes têm sido propostos conforme os investigadores e os laboratórios que até agora o têm conseguido indiciar - Ghiorsório, Flyório, Livermório, Moscóvio. Foi detectado em bombardeamentos de califórnio com iões cálcio; pensa-se que tenha uma semi-vida de 0,89 milissegundos (muito mais do que o previsto, provavelmente por se encontrar numa franja da ilha de estabilidade que ocorre entre os elementos 110 e 114) e que assuma a forma de um gás extremamente denso - ou de um sólido, devido aos efeitos relativistas implícitos na sua estrutura. Existem alguns tópicos referentes a esta matéria n' O Eggy - Novo Sistema de Propulsão. Mas, conquanto pertença ao grupo dos gases nobres, duvida-se que seja um deles; pensa-se mesmo que seja extremamente reactivo devido ao facto de a sua órbita exterior estar preenchida por apenas oito electrões - o mínimo para uma 'covalência fechada' mas que define uma densidade energética muito ténue no contexto electrónico global.
Como é facilmente perceptível até mesmo nesta projecção bidimensional, a coroa isovectorial do imenso metacampo atómico do Uuo tem de suportar uma enorme tensão de fluxo Y. Isso é relativamente fácil para os níveis orbitais intermédios, que têm 32 electrões cada - mas extremamente difícil para a órbita de covalência exterior, com apenas 8 electrões. No entanto, é concebível a formação de moléculas tetraédricas por afinidade covalente dessas órbitas exteriores (túnel de covalência facilitado pelas barreiras de potencial extremamente altas e estreitas) que se interligariam por breves instantes nos densos fluxos energéticos das supernovas estelares, formando super-balas capazes de cindir os outros átomos pesados e deste modo gerar elementos estáveis - antes de, por sua vez, mergulharem no vórtice voraz do Aleph 2!"
5. A quinta e última história relata a odisseia das ligações triplas na química orgânica. Decidi respeitar aqui uma muito pessoal "rule of thumb" , pelo que vos deixo apenas o excerto disponível na página da New Scientist:
'A chemical bond is a union between two atoms. The idea that, on occasions, a third atom might hop into the bed was so offensive when it was first proposed that it provoked a decades-long flame war.
It all started in the 1940s, with attempts to explain certain reactions of organic molecules that involved the swapping of negatively charged dangling groups. If one such group fell off, that left the rest of the molecule as a "carbocation", an ion containing a positively charged carbon atom. By rights the replacement group should have attached itself at the same place, at the positively charged atom. But it didn't always.
Some chemists, in particular Saul Winstein of the University of California, Los Angeles, championed a startling explanation: that the positive charge was smeared between a triangular array of three carbon atoms in the carbocation.'
O problema acabaria por ser resolvido por George Andrew Olah que recebeu o Prémio Nobel da Química em 1994.
Fermanl apenas esboça um sorriso: "Vimos no ponto 4 que podem existir ligações quádruplas ao nível inorgânico; que admira este ménage à trois?"