Quem você é? Você tem responsabilidade com o Planeta ? / O sentido da vida

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Qual o nosso papel no universo?

Inspirado pelas noites limpas de inverno, que permitem visão especial do céu, em sua coluna de agosto o físico Adilson de Oliveira reflete sobre como o homem tenta descobrir e entender o mundo em que vivemos.

Por: Adilson de Oliveira

Publicado em 15/08/2014 | Atualizado em 15/08/2014

Noite estrelada no deserto de Atacama, Chile. Quem já parou para admirar um cenário assim, certamente se pergunta sobre o papel do homem nesse espetáculo. (foto: ESO/ G. Hüdepohl – CC BY 3.0)

No inverno normalmente temos céu limpo e com poucas nuvens. Em noites sem Lua, milhares de estrelas se destacam, proporcionando uma bela visão se estivermos em um lugar onde a poluição luminosa não atrapalhe a observação noturna.

Qualquer um que já parou para olhar a Lua, as estrelas e os planetas se indagou sobre como pode existir toda essa beleza tão distante de nós. Qual seria o nosso papel nesse espetáculo? Seríamos apenas espectadores ou protagonistas? Qual o nosso lugar no universo?

Desde épocas remotas procuramos entender o sentido de nossa existência, e tentativas de respostas foram muitas vezes buscadas no céu

Desde épocas remotas procuramos entender o sentido de nossa existência, e tentativas de respostas foram muitas vezes buscadas no céu. Povos primitivos e antigos imaginaram que ele era povoado por deuses e seres fantásticos que poderiam decidir o sentido e o destino de suas vidas. Encontraram entre as estrelas formas para representar seus sonhos, lendas e temores.

Os gregos antigos, por exemplo, acreditavam que as estrelas das constelações eram apenas pontos luminosos fixos que formavam desenhos de seus mitos. Os planetas eram corpos errantes (pois se moviam em relação às estrelas) e representavam seus principais deuses. Nesse contexto, os seres humanos estavam no centro de tudo.

A sensação de estar no centro do universo não era sem razão. Todo o céu parecia se mover ao redor do homem e de forma bastante periódica. A esfera celeste, onde estavam as constelações, fazia um movimento lento e contínuo, apresentando a mesma configuração a cada 365 dias aproximadamente. 

Os planetas se moviam de forma diferente. Mercúrio, o que se movimenta mais rapidamente, voltava à mesma posição a cada 88 dias, enquanto Saturno, a cada 29,5 anos. Além disso, não se percebia nenhuma sensação de movimento da Terra. Ela parecia sólida é imóvel.

O modelo heliocêntrico

A chamada visão antropocêntrica (o homem no centro do universo) perdurou por milhares de anos. Mesmo após o enfraquecimento da cultura helênica, o conceito persistiu na Idade Média, tanto do ponto de vista filosófico quanto religioso. Afinal, se Deus criou todas as coisas, Ele colocaria sua maior criação, o homem, no centro do universo. Além disso, vários trechos das escrituras bíblicas, segundo a interpretação teológica da época, iam ao encontro dessa ideia. 

Alguns filósofos e astrônomos antigos contestaram o princípio de que a Terra estava no centro do universo. Aristarco de Samos, por exemplo, por volta do século 3 a.C., propôs que o Sol e não a Terra estaria no centro. Embora a ideia fosse muito interessante, não alcançou repercussão. Talvez o principal argumento contrário fosse a não percepção do movimento da Terra. 

Representação do universo de acordo com o sistema heliocêntrico no atlas ‘Harmonia macrocosmica’, elaborado pelo cartógrafo Andreas Cellarius (1596-1665) e publicado em 1660. (imagem: Wikimedia Commons)

Só em 1543, quando o astrônomo e matemático polonês Nicolau Copérnico publicou o livro De revolutionibus orbium coelestium (Das revoluções das esferas celestes), é que o modelo heliocêntrico (o Sol no centro do universo) ganhou novamente força. Com uma proposta ousada para época, Copérnico buscava uma descrição mais simples e precisa dos movimentos planetários. 

Desde a Antiguidade a compreensão do movimento dos planetas sempre foi um desafio, pois, diferentemente das estrelas, eles realizam trajetórias complexas, como laçadas, ou seja, em certos momentos passam a fazer um movimento retrógrado (voltando em relação à trajetória original). Para explicar isso, astrônomos antigos lançavam mão de mecanismos complexos, como os epiciclos. Ao colocar o Sol no centro, a previsão dos movimentos planetários se tornou mais simples e precisa.

A proposta de Copérnico também não foi aceita quando publicada, e seu livro logo entrou na lista de obras proibidas pela Inquisição. Mas suas ideias continuaram a ser defendidas e aperfeiçoadas por outros astrônomos e cientistas (ver as colunas A influência do olhare O mensageiro das estrelas).

A expansão do universo 

Com a constatação de que a Terra não estava no centro do sistema solar, nossa visão do universo começou a mudar profundamente. No começo do século 20, com as primeiras medidas precisas das distâncias de algumas nebulosas, constatou-se que de fato elas não eram nuvens de poeira e gás, mas aglomerados com centenas de bilhões de estrelas distantes de nós milhões de anos-luz. Com a percepção de que nossa galáxia, a Via Láctea, é apenas uma entre as centenas de bilhões que existem, novamente percebemos que não ocupamos um lugar privilegiado no universo.

Com a percepção de que nossa galáxia, a Via Láctea, é apenas uma entre as centenas de bilhões que existem, novamente percebemos que não ocupamos um lugar privilegiado no universo

Ainda na primeira metade do século 20 foi possível também descobrir que essas galáxias, além de muito distantes, também se afastavam de nós a velocidades gigantescas. O astrônomo estadunidense Edwin Hubble (1889-1953) conseguiu criar uma técnica que permitia medir a distância entre as galáxias a partir da variação do brilho de um tipo particular de estrelas, as Variáveis Cefeidas, e com base na análise do espectro de emissão da galáxia pôde estimar também as velocidades com que se afastavam de nós. Ou seja, Hubble descobriu a expansão do universo.

A ideia da expansão do universo levou, na segunda metade do século 20, ao desenvolvimento da teoria do Big Bang, segundo a qual o universo teria surgido há cerca de 13,7 bilhões de anos. Vários indícios desse evento foram coletados ao longo das últimas décadas, mas ainda não é consenso de que o Big Bang foi de fato o início de tudo, embora tenhamos fortes evidências disso.

A imagem, obtida pelo telescópio Hubble na constelação de Fornax em junho de 2014, inclui galáxias que surgiram logo após a ocorrência do Big Bang. (imagem: Nasa/ ESA)

Paralelamente, no final do século 20 e início do 21, constatou-se que as centenas de bilhões de estrelas que existem nas centenas de bilhões de galáxia representam apenas uma pequena parte de tudo o que existe no universo (algo em torno de 4%). O restante seria composto da chamada matéria e energia escura, que atua gravitacionalmente no universo, porém não é observada diretamente.

Além disso, com os avanços observacionais foram descobertos milhares de planetas extrassolares, compondo diferentes tipos de sistemas planetários. Devido às limitações das técnicas de observação, esses planetas são na maioria das vezes maiores que a Terra e estão muito próximos de suas estrelas, diferentemente do que acontece no sistema solar. Mas, nos próximos anos, com os novos telescópios e satélites de observação, deveremos encontrar mundos semelhantes ao nosso.

Há muito espaço lá fora

Diante desse quadro, qual será o nosso lugar no universo? Até onde sabemos, a Terra é o único lugar onde se desenvolveram formas de vida que tentam compreender o significado da sua própria existência e do universo, mesmo existindo como civilização há pouco mais de 10 mil anos. Isso, na escala da existência do universo, corresponde a apenas alguns segundos.

Talvez o surgimento de formas de vida como a nossa tenha sido um evento raro em um universo imenso como o conhecemos, pois são necessárias condições muito especiais para o seu aparecimento. Esse fato nos tornaria protagonistas importantes. 

O mais importante é que, ao longo de nossa história, desenvolvemos um modo particular de tentar entender nosso papel no grande teatro cósmico

Mas é possível haver milhares ou milhões de outros seres na imensidão do cosmo que, nesse momento, podem estar fazendo a mesma indagação. Afinal, há muito espaço lá fora.

O mais importante é que, ao longo de nossa história, desenvolvemos um modo particular de tentar entender nosso papel no grande teatro cósmico, seja por meio de nossas crenças e medos, seja pela investigação sistemática que a ciência propicia.

Somos apenas criaturas que tentam de alguma forma evoluir com seus erros e acertos. Mas também somos capazes de buscar respostas, que nunca serão definitivas, para nossas questões mais fundamentais. Para mim, esse talvez seja o nosso papel no universo.

Adilson de Oliveira
Departamento de Física
Universidade Federal de São Carlos

Astrofísica Astronomia Física Cosmologia

Ações 

Visão da Física sobre o Futebol... / Ciência Hoje

Imponderável futebol clube

Empolgado com os jogos da Copa do Mundo no Brasil, Adilson de Oliveira lança mão da física para tratar em sua coluna de junho das circunstâncias indefiníveis que podem interferir no resultado de uma partida.

Por: Adilson de Oliveira

Publicado em 20/06/2014 | Atualizado em 20/06/2014

O atacante Neymar, da seleção brasileira, é candidato a craque da Copa do Mundo no Brasil. Mas, como no futebol o imponderável não pode ser desprezado, será preciso esperar para ver se a previsão se confirma. (foto: Hao Ke/ Flickr – CC BY-NC-SA 2.0)

Estamos novamente em época de Copa do Mundo, o maior evento esportivo mundial, que ocorre a cada quatro anos – desta vez no Brasil. Apesar de todos os contratempos, como atrasos nas obras de infraestrutura e na construção de estádios, protestos, greves etc., a Copa começou e praticamente todas as pessoas ficam ligadas nos jogos.

Para nós, brasileiros, os maiores campeões das Copas e do futebol mundial (só não temos a medalha de ouro olímpica), há a grande expectativa do sexto título. Afinal, jogamos em casa, temos um time com grandes jogadores, que atuam nos melhores clubes do mundo (temos Neymar!), ganhamos a Copa das Confederações no ano passado, vencendo, na final, a Espanha, última campeã mundial.

Contudo, o futebol talvez seja o esporte coletivo mais imprevisível que existe. No basquete, voleibol, handebol etc., dezenas de pontos são marcados em uma partida, e um time muito superior tecnicamente dificilmente perde para o mais fraco. No futebol nem sempre isso é verdade. Apenas uma pequena falha muda o resultado do jogo. Como costumava dizer o famoso jornalista e radialista esportivo Benjamim Wright, “o futebol é uma caixinha de surpresas”.

As Copas do Mundo são famosas por resultados inusitados. Para nós, brasileiros, o maior trauma foi perder a final da Copa de 1950, em pleno Maracanã, no jogo em que precisávamos apenas de um empate com o Uruguai. Em um lance, o jogador uruguaio Ghiggia calou 200 mil pessoas. Se fosse possível voltar no tempo, com certeza gostaríamos de mudar esse resultado (veja a coluna A Copa e as viagens no tempo).

Uma partida de futebol é o que chamamos de um problema complexo com múltiplas variáveis

Será que podemos tentar entender essa imponderabilidade do futebol? A física pode ajudar nisso?

Uma partida de futebol é o que chamamos de um problema complexo com múltiplas variáveis. Temos 22 jogadores (cada um com a sua própria vontade) distribuídos em dois times em um campo que não é exatamente do mesmo tamanho em todos os estádios. O Maracanã tem 110 m x 75 m ou 8.250 m² (375 m² por jogador).

Diferentes condições, como clima (na Copa do Mundo teremos partidas na fria Porto Alegre e na abafada Manaus), condicionamento físico dos atletas e, principalmente, habilidades técnicas e táticas de cada jogador, para citar apenas algumas, podem interferir no resultado de um jogo.

Dessa forma, tentar explicar o resultado de uma partida de futebol tentando equacionar todas essas variáveis parece algo impossível de resolver. Da mesma maneira, muitos problemas físicos são muito complexos para ser resolvidos de uma forma exata, mas podemos resolvê-los se fizermos abordagens diferentes, com algumas aproximações e simplificações.

Por exemplo, se quisermos compreender o comportamento de um gás em um determinado volume (como dentro de uma sala), dependendo da abordagem utilizada isso pode se transformar em um problema insolúvel. Em uma sala de 27 m³ de volume (3 m x 3 m x 3 m), temos cerca de 10²⁶ moléculas (10 seguido de 26 zeros!). Se quisermos descrever o movimento de cada molécula individualmente, teremos 10²⁶ equações de movimento acopladas. Esse é um problema impossível de ser resolvido do ponto de vista matemático.

Não podemos tentar prever o movimento de cada jogador em uma partida de futebol. Diferentemente das moléculas de um gás, cada jogador tem características diferentes e vontade própria para decidir o que fará no jogo

Por outro lado, se, em vez de considerarmos o movimento de cada molécula, quisermos descrever propriedades que representam o comportamento como um todo, podemos obter informações importantes. Se descrevermos estatisticamente as colisões das moléculas nas paredes da sala, poderemos calcular a pressão, a temperatura e o volume do gás. Esse modelo é muito simplificado, mas permite calcular com boa precisão essas propriedades de um gás, que são de fato as relevantes para se determinar seu comportamento.

Não podemos tentar prever da mesma maneira o movimento de cada jogador em uma partida de futebol. Diferentemente das moléculas de um gás, cada jogador tem características diferentes e, principalmente, tem vontade própria para decidir cada movimento que fará no jogo. Mas podemos tentar compreender o comportamento coletivo dos jogadores e a forma de cada um se posicionar durante a partida em função do esquema tático proposto pelo técnico.

Como seria muita pretensão minha tentar descrever o comportamento dos jogadores em uma partida de futebol da mesma maneira que é possível fazer com um gás, como todo torcedor que acha que entende de futebol, vou apenas dar alguns palpites, apontar algumas variáveis que talvez sejam as mais relevantes.

Esquemas táticos e lances mágicos

Normalmente os técnicos de futebol apontam que o fator campo é determinante para a vitória do time. Campos maiores tendem a favorecer times que atacam muito, pois há mais espaço para a movimentação dos jogadores; campos menores favorecem times que jogam com postura mais defensiva, pois há menos espaço para a movimentação da bola. A torcida predominante de um time costuma incentivar mais os jogadores, e estes se empenham mais. Mas, se não estiverem jogando bem, a torcida maior pode vaiar e atrapalhar o time.

O futebol, por ser um jogo coletivo, faz com que os técnicos posicionem os jogadores com diferentes esquemas táticos, representados por números como 4-4-2 (quatro defensores, quatro meio-campistas e dois atacantes), 3-5-2 (três defensores, cinco meio-campistas e dois atacantes) ou o esquema da moda, 4-3-2-1 (quatro defensores, três meio-campistas, dois meias-atacantes e um centroavante).

Seleção brasileira prepara-se para cobrar uma falta em partida contra a Bielorrússia em 2012. No futebol moderno, os lances de bola parada são extremamente perigosos e têm sido responsáveis por cerca de 70% dos gols feitos ultimamente em disputas de alto nível. (foto: Flickr/ daniel0685 – CC BY 2.0)

Cada esquema funciona ou não dependendo de cada jogador que vai ocupar ou não a posição. Times com muitos atacantes nem sempre ganham as partidas. Ao contrário, geralmente perdem, porque, para se ganhar um jogo, é necessário não apenas fazer gols, mas também não tomar gols.

Da mesma forma que um gás em uma sala, se o time estiver espalhado por todo o campo, ficando os jogadores muito distantes uns dos outros, haverá poucas interações entre eles, dificultando as trocas de bolas. Quando o time faz pressão na marcação, ou seja, os jogadores se aproximam muito dos adversários, normalmente consegue tomar posse da bola e atacar. Como em um gás, quando aumentamos a pressão, as moléculas vão para determinada direção. No futebol, essa direção é a meta do adversário.

Da mesma forma que um gás em uma sala, se o time estiver espalhado por todo o campo, ficando os jogadores muito distantes uns dos outros, haverá poucas interações entre eles, dificultando as trocas de bolas

Mas, se aumentarmos muito a pressão, pode ocorrer um vazamento, fazendo com que o gás escape do recipiente em que se encontra. Na partida de futebol, se todo o time estiver pressionando o adversário, um deles pode escapar e ir na direção oposta, surpreendendo o time que está pressionando. É o famoso contra-ataque. Uma arrancada de um jogador, driblando todo um time, como a que redundou no antológico gol de Maradona contra a Inglaterra na Copa de 1986, é um exemplo disso.

Outro exemplo de jogada que pode ser decisiva em um jogo são os lances de bola parada. Um escanteio, uma falta ou um pênalti são lances que costumam ser muito perigosos no futebol. É nesses momentos, em que os jogadores se posicionam normalmente em uma jogada ensaiada ou chutam a bola diretamente para a meta, que ocorrem grandes chances de gol. Nesse caso, tenta-se colocar a bola com precisão, esperando que ela interaja o menos possível, pois qualquer toque pode desviá-la do alvo.

O futebol é um esporte maravilhoso e emocionante. Em frações de segundo, decisões que sequer são raciocinadas produzem lances mágicos e memoráveis. Gênios do futebol como Pelé, Garrincha e Maradona, entre muitos outros, produziram em Copas do Mundo momentos inesquecíveis do futebol. Esperamos que essa Copa no Brasil também nos deixe na memória lances que contaremos para as futuras gerações, principalmente se forem da nossa seleção.

Adilson de Oliveira
Departamento de Física
Universidade Federal de São Carlos

Física Esporte Futebol