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Carlos Orsi

28.fevereiro.2010 16:08:09

Medindo terremotos

Uma das áreas onde a mídia possivelmente mais se confunde, ao tratar de um tema de base científica, é na avaliação de terremotos. Outra é a confusão generalizada que se faz entre energia e potência quando o assunto é eletricidade, mas essa fica para outra vez.

Falando em terremotos: existem duas características que costumam ser reportadas (e, não raro, misturadas): magnitude e intensidade. Magnitude mede o movimento da terra durante o terremoto e a energia liberada pelo evento; a intensidade, os danos causados. A magnitude, que pode ser medida pela escala Richter (embora ela não seja mais usada em sua forma original; trato disso adiante) é medida em números com até uma casa decimal, tipo 3,5 ou 8,8. A intensidade é avaliada pela escala Mercalli, que usa numerais romanos e vai de I a XII.

Para quem, como eu, cresceu ouvindo o Cid Moreira anunciar que o terremoto tal atingiu tantos “graus na Escala Richter”, é até meio chocante saber que a fórmula usada na definição dessa escala, criada por Charles Richter em 1935, não é adotada para medir grandes terremotos há décadas.  Na verdade, segundo a United States Geological Survey,  a  metodologia da “escala Richter” não é confiável para definir tremores de magnitude acima de 7, ou que ocorram muito longe do sismógrafo.

As medidas modernas de magnitude, no entanto, foram criadas de modo a serem compatíveis com a velha escala Richter e, para tremores de intensidade média, dão praticamente o mesmo resultado.

As escalas de magnitude  são logarítmicas, o que significa que seus graus (1,2,3, etc) não representam o deslocamento de terra em si, mas o expoente do número que corresponde ao deslocamento, em base 10. Um terremoto de magnitude 8 não apresenta o dobro do deslocamento de um de magnitude 4, mas sim um movimento 10.000 vezes maior.

(O movimento do chão percebido pelas pessoas presentes depende, claro, de características locais, como a rigidez do solo, etc. A magnitude leva em conta a área de ruptura junto à falha geológica causadora do tremor, e o deslocamento médio nessa área)

Em termos de energia liberada, entre um grau e outro da escala de magnitude a variação é de cerca de 31 vezes. Assim, um terremoto de magnitude 9 libera 900 vezes a energia de um de magnitude 7.

A escala de intensidade, ou Mercalli, por sua vez, depende dos danos observados e da distância entre o observador e o epicentro. O recente terremoto do Chile, por exemplo, poderia ser considerado de nível II em São Paulo (sentido apenas por pessoas em repouso nos andares mais altos de edifícios) e XI para pessoas muito próximas ao tremor (poucas estruturas de alvenaria ainda em pé; pontes destruídas; trilhos retorcidos).

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Em 2007, fiz matéria sobre uma nova hipótese a respeito da origem do asteroide que acabou – ou ajudou a acabar – com os dinossauros há 65 milhões de anos. A ideia dos pesquisadores, uma equipe composta por americanos e europeus, era interessante: descrevia um bilhar espacial, onde uma colisão no cinturão de asteroides teria desencadeado uma série de eventos culminando com o grande impacto em Chicxulub, no México.

Colisão entre asteroides - Divulgação

Colisão entre asteroides – Divulgação

Na tarde desta sexta-feira, entrevistei um astrônomo brasileiro que encontrou furos nessa história: os vestígios deixados pelo impacto mexicano e as características físicas do asteroide que seria o principal remanescente da colisão ocorrida no espaço não batem. É como se, no México, tivesse caído um capô de Scania preto, e o objeto no espaço fosse um paralama de Mercedes branco. Nada a ver.

(Para quem quiser uma descrição menos pitoresca, a reportagem está aqui)

Sempre que faço uma matéria dessas, onde uma descoberta recente leva à contestação de uma hipótese científica anterior, imagino alguém comentando que esses cientistas “só fazem mudar de ideia”. Que a ciência não sabe o que diz: um dia é o asteroide daqui, outro dia é o de lá; um dia café faz mal, no outro, faz bem; e assim por diante.

Essa maleabilidade toda, no entanto, não é uma fraqueza da ciência, mas sua principal força. Hipóteses prosperam ou morrem ao sabor das evidências, e a crítica embasada ao trabalho alheio é parte integral do processo.

Carl Sagan dizia que o estudo da Astronomia ajudava a cultivar a virtude da humildade. Eu diria que a atividade científica em geral ajuda a cultivar a honestidade de mudar de ideia.

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25.fevereiro.2010 20:04:05

A Hipótese Medeia

Dica recebida pelo Twitter, via @SETIInstitude: o livro The Medea Hypothesis, do paleontólogo Peter Ward, que oferece um argumento oposto ao da mais conhecida “Hipótese Gaia”, segundo a qual os seres vivos de um planeta tendem a criar uma biosfera autossustentável.

Pelo contrário, diz Ward: a vida não é um fenômeno sustentável, mas sim autodestrutivo; a biosfera é sua própria pior inimiga. Daí vem o nome da hipótese: Medeia, mítica rainha grega, conhecida pela história trágica em que mata os próprios filhos.

medea

Um possível exemplo de “Efeito Medeia” que me ocorre é o do surgimento do oxigênio livre na atmosfera da Terra — um fenômeno preciptado por seres vivos, e que resultou numa enorme extinção em massa. Seres humanos também seriam, talvez, outra manifestação do “lado Medeia” da natureza.

Não li o livro (ainda), mas a tese central soa assustadoramente plausível…

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Em breve, seremos todos bombardeados por pesquisas de intenção de voto até o ponto de saturação. Mas, para além do significado político (interpretado no blog do José Roberto de Toledo), pesquisas são peças de estatística — que é um ramo da matemática aplicada. E matemática é um dos assuntos por aqui.

A primeira pergunta, claro, é da onde vem a ideia de que pesquisas podem gerar informação útil. Qual a legitimidade, a base lógica, de se supor que as respostas dadas por um punhado de pessoas refletem a intenção de todos os eleitores?

A resposta é a Lei dos Grandes Números, demonstrada no século XVII por Jakob Bernoulli. Ela diz, basicamente, que quanto maior for uma amostra retirada de uma população, mais ela tende a refletir as propriedades da população como um todo. Isso é um teorema, que Bernoulli levou 2o anos para provar. Dá para encontrá-lo na Wikipedia.

Para funcionar, no entanto, a lei requer que a amostra seja aleatória. Um jeito de fazer isso é por meio da amostra aleatória simples, onde todos os membros da população sob estudo têm a mesma chance de serem avaliados. No caso de uma pesquisa para eleição presidencial, estimando-se que haja 130 milhões de eleitores no Brasil e que a pesquisa ouça 1.000 pessoas, a chance de você ser ouvido será de 1.000/130.000.000, o que dá 0,0008%.

(Isso ajuda a debelar a velha questão conspiratória de “você já foi entrevistado? conhece alguém que já tenha sido?”)

Como, no entanto, realizar um sorteio envolvendo 130 milhões de pessoas — e depois entrar em contato com os escolhidos, incluindo o pessoal que foi pescar — tende a ser um pesadelo logístico, as empresas costumam usar profissionais para desenhar outros tipos de amostra, como a estratificada, onde a sociedade primeiro é subdividida em categorias, e os sorteios, de menores proporções, então ocorrem dentro de cada categoria. É um processo complexo e tem lá suas armadilhas, mas que pode funcionar bem.

Supondo que a amostragem tenha sido definida de forma honesta e competente e a pesquisa bem realizada, chegam os números, geralmente dando a intenção de voto em cada candidato e uma margem de erro.

Uma coisa que quase nunca é divulgada quando saem pesquisas eleitorais no Brasil é o intervalo de confiança, que mede o grau de certeza de que a pesquisa reflete, de fato, a opinião da totalidade dos eleitores. Ele geralmente é de 95%, mas os caras podiam explicitar o número.

Um intervalo de 95% significa que existe 1 chance em 20 de que a pesquisa esteja errada — ou, para ser mais preciso, de que o resultado real, que seria obtido se todos os eleitores tivessem sido entrevistados, esteja fora da margem de erro.

Tanto o intervalo de confiança quanto a margem de erro dependem do tamanho da amostra entrevistada. É uma conta simples, na verdade: para achar a margem de erro com um intervalo de 95%, basta dividir 98 pela raiz quadrada do total de entrevistas. Se forem ouvidas 1.000 pessoas, isso dá a conhecida margem de 3,1%. Para obter um intervalo de 99%, é só trocar 98 por 129. No caso de 1.000 entrevistas, o resultado é 4%.

(Algumas vezes o cálculo real pode ser mais sofisticado que esse, mas quando as próximas pesquisas saírem, faça o teste do 98. Ele tende a dar certo na maioria dos casos)

Mas, enfim: o que significa, matematicamente, uma pesquisa de 1.000 eleitores, que diz que o candidato A tem 40% das intenções de voto, com margem de erro de 3% e 95% de intervalo de confiança?

Ela quer dizer que, se no mesmo período em que a pesquisa foi realizada, todos os eleitores tivessem sido ouvidos, há 95% de probabilidade de que entre 37% e 43% deles tivessem dito que preferem o candidato A.

Não parece muita coisa. Mas, politicamente o significado pode ser enorme — só que aí não é mais comigo.

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A pergunta do título foi feita por um colega quando descrevi um experimento, detalhado na edição desta semana da revista Nature, que indica que áreas do cérebro que respondem a recompensas têm uma espécie de instinto de aversão à desigualdade.

Em linhas gerais, parece que o cérebro de pessoas que já têm muito se “alegra” quando um despossuído é recompensado; já o cérebro dos despossuídos não chega exatamente a pular de alegria quando um rico ganha ainda mais dinheiro.

Uma ressalva importante a fazer sobre o estudo — entrevistei um dos autores, para a matéria que pode ser lida aqui — é que ele não levou em conta custos: nele, os pobres enriqueciam sem que os ricos perdessem nada, e vice-versa.

Então, não é que o cérebro seja socialista. Mas parece que gosta de contemplar o sucesso de quem está por baixo — ao menos, quando isso não lhe custe nada.

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O professor de física Kieran Mullen, da Universidade de Oklahoma, usa nitrogênio líquido para destruir um laptop durante a aula. A história aparece no site do Chronicle of Higher Education,  e o vídeo caiu no YouTube. Como não há imagem do laptop realmente esfacelado no chão, a história gera algumas dúvidas, mas a sequência não deixa de ser interessante (e, talvez, inspiradora?):

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A Nasa está divulgando um novo lote de imagens da lua Encélado, de Saturno, feitas pela brava e persistente sonda Cassini, que estuda o planeta, seus anéis e satélites desde 2004 — detalhes sobre os resultados mais recentes podem ser lidos aqui.

(Eu me lembro da época do lançamento da Cassini, em 1997, quando surgiu uma campanha online contra a sonda, porque ela contém geradores nucleares de eletricidade. Ah, o ludismo digital…)

Uma das descobertas mais fantásticas da Cassini foi exatamente a de evidências de que pode haver um oceano por baixo da crosta de gelo de Encélado, à semelhança do que já foi deduzido a respeito de Europa, uma das luas de Júpiter.

Já há algum tempo, a Nasa vem adotando o hábito de criar imagens 3D a partir das fotos tiradas por suas sondas espaciais. Abaixo, você vê uma paisagem de Encélado:

sulcus3d-blogBaghdad Sulcus, uma fissura perto do polo sul de Encélado, em 3D. Nasa

Para ver o efeito tridimensional da imagem (que é um anaglifo, para quem fizer questão da terminologia exata), é preciso um par de óculos 3D — aqueles antigos, com uma “lente” verde e outra vermelha, e não os modernos polarizados, como os usados nos últimos lançamentos do cinema.

No site da agência espacial é possível encontrar instruções para a construção dos óculos (aqui) e também para como processar imagens digitais e convertê-las em anaglifos (aqui).

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23.fevereiro.2010 14:42:57

Como saber se funciona?

Imagine que você de repente fique com um dor de cabeça horrível e que, para se distrair do sofrimento, resolva comer uma banana. E que, duas horas depois, perceba que a dor passou. Neste momento, ocorre-lhe uma inspiração: banana cura cefaleia!

Antes de se converter num apóstolo da bananaterapia – alternativa 100% natural, baseada em produto nacional, às malévolas drogas das multinacionais – no entanto, você resolve se certificar da validade da descoberta. Afinal, o que lhe dá o direito de afirmar que foi a banana que produziu a cura?

Bom, você pode procurar validação em antigos alfarrábios de sabedoria oriental; quem sabe, nas palavras de algum eminente filósofo natural do século XVIII. Ou tomar a atitude, ainda mais radical, de pensar cuidadosamente sobre o que aconteceu.

Nas duas horas que a dor levou para passar, você também tomou um banho quente, um copo de água, recebeu boas notícias por e-mail e leu os quadrinhos do Jornal da Tarde. Qualquer uma dessas coisas poderia ter colaborado com a redução da dor. É possível, até, que a dor tivesse passado sozinha – quem sabe, sem a banana, ela teria durado apenas uma hora, e não duas! É preciso, então, controlar esses fatores.

VU-Banana.svg

Ilustração criada por Telrúnya, sob licença Creative Commons

Recrutando uma tropa de voluntários sofredores de dor de cabeça, você os submete a uma série de situações experimentais: com banana, sem água, sem banho, recebendo más notícias por email, lendo os quadrinhos do Estadão; com banana, com banho frio, tomando suco de laranja, sem ligar o computador, lendo um romance de Paulo Coelho; e assim por diante.

Além desses controles todos, você resolve, ainda, fazer um teste duplo-cego: metade dos seus voluntários vai comer banana amassada de verdade e a outra metade, uma massa docinha de maisena. Nem os voluntários, nem a pessoa encarregada de distribuir os pratinhos sabem o que é o quê, para evitar a interferência de efeitos psicológicos.

Digamos que, depois disso tudo, você descubra que 90% das pessoas que comeram banana, independentemente dos outros fatores, melhoraram da dor de cabeça, contra apenas 40% das que comeram papinha doce de maisena (ou não comeram nada). A bananaterapia está validada!

Bom, ainda não exatamente. É preciso ainda que o seu resultado seja reproduzido de forma independente – isto é, que outras pessoas, fazendo a mesma experiência, obtenham os mesmos números finais. Isso é necessário, primeiro, porque você pode simplesmente ter tido sorte, e o resultado positivo ser apenas uma coincidência feliz; segundo, porque você pode ter feito alguma coisa errada, sem notar ou até (no caso de haver algum tipo inescrupuloso envolvido) de propósito.

Mesmo após uma série de reproduções bem-sucedidas e de ser autorizada a entrar no mercado, a bananaterapia ainda estará sob reavaliação constante. E se um dos voluntários originais desenvolver pedras nos rins? Será que foi culpa da overdose de banana? E pressão alta? Você controlou o experimento para acompanhar a pressão dos participantes? Não? Ops!

Se passar por todas essas etapas e sobreviver a anos e anos de reavaliações, a sua “terapia alternativa” para dor de cabeça simplesmente deixará de ser “alternativa”: estará devidamente incorporada à medicina tradicional.

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Acabou o horário de verão no  Brasil (se você ainda não sabia disso, corra para atrasar o relógio).

Muita gente acha que esse negócio de mudar o horário para aproveitar o fato de que na primavera e no verão o Sol passa mais horas no céu é uma invenção cruel da maldosa sociedade industrial moderna, mas o fato é que a ideia tem vários milhares de anos.

A diferença é que, na Antiguidade, o que mudava era a duração das horas: para um ateniense ou romano clássico, o Sol ficava sempre 12 horas no céu, e o meio-dia era a hora em que ele atingia o ponto mais elevado de sua trajetória. Todo o resto era definido em torno desses dois fatos.

O que faz bastante sentido, se você levar em conta que o modo mais básico de medição do tempo é o relógio de Sol. E, em vez de entalhar na pedra um mostrador diferente para cada estação, o mais prático era simplesmente deixar o Sol ficar 12 horas no céu, e as horas que se virassem para dar conta disso, encurtando-se ou esticando-se dependendo da época do ano. Eram as chamadas “horas sazonais”.

Parecia uma ideia perfeitamente racional até que alguém inventou a clepsidra, ou relógio d’água, que usava o fluxo de água para medir a passagem do tempo.

Clepsidras tinham algumas vantagens sobre relógios de Sol  – funcionavam à noite e em dias nublados — mas, se deixadas à própria sorte, tendiam a medir horas de durações iguais. Isso, para uma civilização acostumada às horas sazonais, era um problema. Que foi resolvido com a invenção do relógio anafórico, uma geringonça que regulava o fluxo de água de acordo com a duração esperada das horas sazonais.

Ou seja: uma vez inventado o relógio capaz de medir horas de duração uniforme, foi necessário acrescentar uma gambiarra para eliminar esse “defeito”. Há uma mensagem profunda sobre a relação da humanidade com a tecnologia escondida aí em algum lugar…

Nota de rodapé: o fato de a altura do Sol no céu variar com as estações dá origem a uma figura com a forma de um “8″ alongado, chamada analema, que surge no céu quando alguém fotografa o Sol sempre no mesmo horário, vários dias seguidos, ao longo de um ano inteiro. Abaixo, um esquema de analema tirado do Wikimedia Commons:

Diagrama de analema no céu do hemisfério norte

Diagrama de analema no céu do hemisfério norte

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19.fevereiro.2010 08:33:23

Cadê todo mundo?

Acho que ninguém consegue escrever sobre ciência durante muito tempo sem cair na tentação de cometer um comentário sobre a Questão de Fermi. É uma espécie de rito de passagem. E com o fim-de-semana chegando, talvez os leitores se interessem em gastar algum tempo livre para  pensar  no assunto…

Bom, para quem não está familiarizado com este problema em particular: a Questão de Fermi deve o nome ao físico italiano Enrico Fermi (1901-1954), ganhador do Prêmio Nobel de 1938 e um dos criadores da primeira bomba atômica, que a propôs durante um almoço com outros cientistas em 1950 (para um relato detalhado das circunstâncias e da questão em si, dê uma olhada aqui). De forma bem resumida, a “questão” é: onde estão os extraterrestres?

Não é uma pergunta tão tola quanto parece. Os cálculos exatos são meio demorados e um tanto quanto tediosos, mas levando-se em conta a idade da nossa galáxia, a Via-Láctea (cerca de 8 bilhões de anos) o tamanho dela (100.000 anos-luz), as estrelas que contém (mais de 200 bilhões) e o tempo que a Terra levou para produzir vida inteligente (uns 4 bilhões de anos), parece surpreendente que (a) nenhuma outra civilização tecnológica tenha nos precedido em toda a galáxia, e que (b)  ainda não tenhamos encontrado nenhum sinal dela.

discosvoadresCena do filme Earth vs Flying Saucers, de 1956. Reprodução

“Sinal dela” não significa discos-voadores ou outros óvnis (que são um assunto à parte) mas coisas mais comezinhas, como ondas de rádio, sondas robóticas (a humanidade, que está no espaço há meros 60 anos, já tem sondas iniciando o avanço pelo espaço interestelar) ou fenômenos astronômicos sem explicação natural e que indicariam a presença de tecnologias avançadíssimas no espaço — por exemplo, geradores sugando toda a energia de uma estrela.

(Um monolito preto entre os anéis de Saturno também não cairia mal, claro)

Bom, então: seria lógico encontrar algum sinal do tipo. Nenhum foi encontrado. Por quê? As explicação mais simples é a de que estamos sozinhos. Vida pode ser abundante lá fora, mas vida inteligente, capaz de viajar pelo espaço, é uma exclusividade da Terra.

Além de desanimadora, essa explicação geralmente é acusada de arrogante. “Como se pode imaginar”, vai o argumento, “que de todas as estrelas da galáxia, apenas a nossa tenha produzido uma raça com o magnífico privilégio de demonstrar teoremas e compor sinfonias?”

De uns tempos para cá, venho me perguntando se a verdadeira “arrogância” não estaria em considerar que “teoremas e sinfonias” são algo de “magnífico”. Digo, é meio suspeito alguém achar que, só porque se faz uma coisa bem, essa coisa é a mais importante do mundo. Aves voam, peixes respiram debaixo d’água, bactérias reproduzem-se sem sexo. Do ponto de vista de cada um desses seres, esses talvez sejam, também, “privilégios magníficos”.

Minha resposta à Questão  de Fermi — totalmente provisória e passível de revisão a qualquer momento — é a seguinte: inteligência não é, do ponto de vista da evolução, uma coisa muito inteligente.

Veja os dinossauros: existiram por quase 200 milhões de anos (ainda existem, de certo modo, na forma de seus descendentes, os pássaros) e só sumiram por causa de um acidente cósmico.

Veja a humanidade: os primeiros vestígios de primatas capazes de criar ferramentas datam de 2 milhões de anos atrás  – 1% do tempo de existência dos dinossauros — e, nos últimos 50 anos desse período, começamos a flertar com o suicídio coletivo por meio de guerra, superpopulação, mudança climática.

Então, que tal essa: não há outras civilizações tecnológicas na Via-Láctea, mas não porque a humanidade tenha sido especialmente ungida para um papel de protagonista no drama cósmico. Mas, simplesmente, porque espécies que produzem civilizações tecnológicas não são, no fim das contas, uma boa ideia.

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