Os limites da ciência

A principal característica que define se um ser possui inteligência é a sua capacidade de abstração. Abstração essa que consiste basicamente no uso do intelecto para construção de modelos mentais, a partir dos quais descrevemos fenômenos, resolvemos problemas etc. Para tentar explicitar melhor o conceito de abstração, vamos partir de um exemplo prático: quando um arquiteto planeja construir um edifício, antes de qualquer coisa deve imaginá-lo, construí-lo em sua mente, vislumbrá-lo. O trabalho posterior, do próprio arquiteto, dos engenheiros e operários, será o de transformar o vislumbre em algo sólido, palpável, no edifício em si. A abstração, então, pode ser entendida como essa habilidade do arquiteto em conceber em sua mente algo que a princípio não existe.

A natureza, como sabemos, é por demais complexa. Seria ingênuo de nossa parte pensar que, com todas as nossas limitações, podemos entendê-la em seus mínimos detalhes. O simples ato de jogar uma pedra para o alto envolve tantos fenômenos que seria demasiadamente trabalhos enumerá-los todos aqui. Ainda sim, conseguimos prever com relativa precisão o movimento da pedra. Como então fazemos isso?

Bem, a primeira resposta para essa pergunta é a mais simples: podemos fazer por experimentação. Ou seja, após arremessarmos várias vezes a pedra para o alto, de diferentes posições, com diferentes intensidades de força e em várias condições climáticas, armazenamos os resultados encontrados. Daí, toda vez que jogamos uma pedra para o alto, consultamos esse “banco de dados” para saber o resultado.

Ora, mas você já parou para pensar em quantas condições diferentes a pedra poderia ser arremessada? É humanamente impossível realizar tantas experiências para construir tão vasto banco de dados. Sempre haverá uma condição que ainda não foi testada. Além disso, estamos falando apenas do arremesso de uma pedra... e os outros fenômenos da natureza? O que fazer então?

Bem, é aqui que entram os modelos científicos.

Para resolver o simples problema da pedra arremessada, construímos na mente um modelo da natureza. De certo que, dada a complexidade da natureza, o modelo mental deve ser bastante simplificado. Ainda sim, ele deve ser complexo o suficiente para, pelo menos, descrever os fenômenos observados.

Assim, Isaac Newton imaginou uma natureza na qual existe uma misteriosa força de atração entre os corpos. A essa força Newton deu o nome de gravidade. Com base neste princípio, desenvolveu uma série de formalismos cujos resultados pareciam descrever muito bem os fenômenos observados.

E Newton foi além: considerou ele que a força agindo sobre um corpo é igual ao produto de sua massa pela aceleração, de forma que um corpo que não esteja sujeito a nenhuma força não pode imprimir a si mesmo aceleração nenhuma. A este conceito ele chamou de inércia. Baseando-se neste conceito, Newton imaginou que se imprimíssemos um impulso em um corpo isolado no vácuo, este corpo se deslocaria com velocidade uniforme indefinidamente, e caso não encontrasse algum obstáculo, jamais pararia.

Agora, tentemos imaginar como poderíamos fazer uma experiência para comprovar tal conceito. Peguemos uma bola de biliar, e levemos essa bola para um ponto no qual ela não sofra nenhuma atração gravitacional. Ora, mas este ponto existiria? Vejamos: a lei de Newton afirma que a força de atração gravitacional entre os corpos é inversamente proporcional ao quadrado da distância entre eles. Essa função matemática é assintótica, jamais atinge o valor nulo. Ou seja, pelas leis de Newton seria impossível isolar um corpo de qualquer atração gravitacional. Mas vamos por hora desconsiderar este problema, imaginemos que tal lugar, isento da influência gravitacional, exista. Levemos até lá nossa bola de biliar. Agora vamos dar-lhe um pequeno golpe. Se Newton estiver certo esta bola nunca mais parará, a não ser que encontre um obstáculo. Então, nosso experimento teria que envolver o monitoramento do movimento da bola por um tempo infinito. Em resumo, para comprovarmos a teoria de Newton, teríamos que levar a bola de biliar para um lugar que não existe e acompanhar seu movimento por toda a eternidade.

Não é preciso dizer que tal experimento nunca foi nem nunca será realizado. No entanto, podemos fazer alguns experimentos no mundo real. Os resultados são bem diferentes dos descritos acima. E para explicar essa diferença, Newton vale-se de conceitos como gravidade, atrito etc. Ora, mas como podemos garantir que na ausência de gravidade, atrito etc. a bola de biliar seguirá sua trajetória rumo ao infinito? A resposta é simples: não podemos! Temos que confiar na nossa capacidade de abstração. Ou melhor, na capacidade de abstração de Isaac Newton!

Mas as coisas não são tão ruins assim. Afinal, até o final do século XIX a mecânica clássica (como é chamada atualmente a mecânica newtoniana), aliada as descobertas a cerca do eletromagnetismo, conseguia explicar praticamente todos os fenômenos observados na natureza. A humanidade estava confiante, achava que todos os problemas do universo estavam resolvidos. Ledo engano...

Devido ao avanço tecnológico e a inquietude dos cientistas, novos experimentos foram realizados. Daí observou-se fenômenos interessantes os quais as teorias de Newton, Maxwell e outros não podiam explicar, tais como o efeito fotoelétrico e a radiação do corpo negro. E agora?

Bem, Deus fez o homem bastante criativo. Se as leis de Newton já não resolviam tudo, vamos criar outras que resolvam... e foi assim que juntando conceitos como o modelo atômico de Bohr, o comprimento de onda de De Broglie, a equação de Schrodinger, e outros nasceu a mecânica quântica. Imaginou-se o universo de outra forma, diferente daquela forma contínua e determinística pensada por Newton. E muitos problemas antes incompreendidos, agora encontravam solução...

A mecânica quântica conseguiu ser bem sucedida onde a mecânica clássica já acertava, e, além disso, acertou o que a mecânica clássica errava. A misteriosa força gravitacional agora era entendida como uma soma das forças de interação interatômicas (chamadas forças de dispersão). As integrais de Hamaker mostravam que a relação entre a força de atração e o inverso do quadrado da distância não é mais correta. E muitos outros conceitos foram derrubados...

Surge então a primeira pergunta: estaria Newton errado?

É bem possível que sim, assim como e mecânica quântica também deve estar! Confuso? Vamos tentar esclarecer. A ciência está longe de ser uma reprodução fiel do universo, mas sim um exercício de criação de universos virtuais previsíveis, cujos fenômenos assemelham-se aos fenômenos observados na natureza. Assim, por exemplo, para descrever o escoamento de um fluido podemos imaginar um universo onde a matéria é contínua, ao passo em que, para estudar uma reação química de polimerização, podemos imaginar um universo onde a matéria é formada por partículas. Não existe um modelo mais certo que o outro. Cada universo é mais adequado para estudar este ou aquele fenômeno. Sendo assim, mesmo conceitos antigos como as leis de Newton têm sua importância, ainda hoje são aplicadas para resolver diversos problemas, mas é fundamental que o cientista conheça as limitações dessas leis ao aplicá-las. O principiante em ciências deve estar atento para o fato de que as leis de Newton, bem como qualquer outro modelo, apresentam diversas falhas, assim como o experiente cientista deve ter em conta que as leis de Newton e outros modelos ditos ultrapassados podem resolver diversos problemas de uma forma bem mais simples que modernas e complexas teorias.

Daí então pode surgir uma nova pergunta: mas as leis da física não são universais?

Ora, uma lei universal deve ser válida sempre, em todos os casos. As leis de Newton, por exemplo, antes tratadas como universais, são incapazes de explicar diversos fenômenos. Então, não podem ser universais. Da mesma forma, houve um tempo em que as leis da mecânica quântica eram tidas como universais. Mas hoje se sabe que há fenômenos que a mecânica quântica não consegue explicar.

Teria a mecânica quântica deixado de ser universal?

Não sei dizer. A mecânica quântica ainda encontra-se em evolução. Mas se ela não for capaz de explicar tudo que conhecemos do universo, com certeza deixará de ser universal. Se os cientistas imaginarem um universo diferente e criarem uma teoria mais poderosa que a física quântica, com certeza ela será substituída, conceitos serão revistos. Assim funciona a ciência.

Então, a mecânica quântica pode cair em desuso?

É pouco provável. Assim como a mecânica clássica é usada até hoje, a mecânica quântica ainda deverá ser usada por um longo tempo.

Por fim, gostaria de deixar bem claro este conceito. A ciência é diferente da teologia. Ela não é baseada em revelações, não é dogmática. Também não é a ciência uma cópia fidedigna da natureza, ela é um exercício de abstração. A ciência é relativista, dispõe de certa liberdade, dá-se o luxo de ser útil mesmo quando está sabidamente errada. Em ciência não há o absoluto, o que está certo hoje poderá estar errado amanhã. Do absoluto tratará a fé!

Dessa forma, quando enxergamos com clareza os limites da ciência, jamais haverá conflito entre ciência e fé.

Ao ler este tópico lembrei-me dum capítulo da escritura escrito por Paulo:

(1ª Corintios 13)

13 1* Ainda que eu fale as línguas dos homens e dos anjos,
se não tiver amor, sou como um bronze que soa
ou um címbalo que retine.
2Ainda que eu tenha o dom da profecia
e conheça todos os mistérios e toda a ciência,
ainda que eu tenha tão grande fé que transporte montanhas,
se não tiver amor, nada sou.
3Ainda que eu distribua todos os meus bens
e entregue o meu corpo para ser queimado,
se não tiver amor, de nada me aproveita.

4*O amor é paciente,
o amor é prestável,
não é invejoso,
não é arrogante nem orgulhoso,
5nada faz de inconveniente,
não procura o seu próprio interesse,
não se irrita nem guarda ressentimento.
6Não se alegra com a injustiça,
mas rejubila com a verdade.
7Tudo desculpa, tudo crê,
tudo espera, tudo suporta.
8*O amor jamais passará.
As profecias terão o seu fim,
o dom das línguas terminará
e a ciência vai ser inútil.
₉Pois o nosso conhecimento é imperfeito
e também imperfeita é a nossa profecia.
₁₀Mas, quando vier o que é perfeito,
o que é imperfeito desaparecerá.

11Quando eu era criança,
falava como criança,
pensava como criança,
raciocinava como criança.
Mas, quando me tornei homem,
deixei o que era próprio de criança.

12*Agora, vemos como num espelho,
de maneira confusa;
depois, veremos face a face.
Agora, conheço de modo imperfeito;
depois, conhecerei como sou conhecido.
13*Agora permanecem estas três coisas:
a fé, a esperança e o amor;
mas a maior de todas é o amor.