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Muito barulho por nada

A ciência se aproxima de descobrir por que existe algo em vez de nada

por Michael Shermer

Por que existe algo em vez de nada? Essa é uma daquelas questões profundas difíceis de responder. Ao longo de milênios, os humanos simplesmente disseram “Foi Deus quem fez”: um criador precedeu o Universo e o criou a partir do nada. Mas isso levanta a pergunta de quem criou Deus – e se Deus não precisar de um criador, a lógica dita que o Universo também não precisa. A ciência lida com causas naturais (não sobrenaturais) e por isso permite várias maneiras de explorar de onde é que o “algo” veio.

Universos múltiplos
Há muitas hipóteses de multiversos que nos mostram como o Universo poderia ter nascido a partir de outro. Nosso Universo pode ser, por exemplo, apenas um entre vários universos-bolha com diferentes leis naturais, que produziriam estrelas, com algumas delas colapsando em buracos negros e tendo peculiaridades que dariam origem a novos universos – de maneira similar à singularidade que os físicos acreditam ter dado origem ao Big Bang.
Teoria-M
No livro The Grand Design (O grande projeto), escrito em 2010 com Leonard Mlodinow, Stephen Hawking elege a “Teoria-M” (uma extensão da teoria de cordas que inclui 11 dimensões) como “a única candidata à teoria completa do universo. Se for finita – e isso ainda terá que ser provado – será o modelo de um universo que cria a si mesmo”.
Criação de espuma quântica
O “nada” do vácuo espacial na verdade é feito de turbulências espaço-temporais subatômicas em distâncias extremamente pequenas, mensuráveis na escala de Plank – a distância na qual a estrutura do espaço-tempo é dominada pela gravidade quântica. Nessa escala, o princípio da incerteza de Heisenberg permite que a energia decaia brevemente em partículas e antipartículas, produzindo “algo” a partir do “nada”. O nada é instável. Em seu novo livro, A Universe from Nothing, o cosmólogo Laurence M. Kraus tenta ligar a física quântica à teoria da relatividade geral de Einstein para explicar a origem de um Universo dessa maneira: “Na gravidade quântica, os universos podem aparecer espontaneamente, e de fato sempre o farão. Esses universos não precisam estar vazios, mas podem conter matéria e radiação desde que sua energia total, incluindo a energia negativa associada à gravidade (contrabalanceando a energia positiva da matéria), seja zero”. Além disso, “para universos fechados que podem ser criados a partir desses mecanismos para durar mais do que intervalos infinitesimais de tempo, algo como a inflação se faz necessário”. As observações mostram que o Universo é de fato plano (há matéria suficiente para desacelerar sua expansão, mas não detê-la), tem energia total zero e passou por uma rápida inflação, ou expansão, logo após o Big Bang, como descrito pela cosmologia inflacionária. “A gravidade quântica não apenas parece permitir que universos sejam criados a partir do nada – ou seja, da ausência de espaço e tempo –, ela pode precisar que seja assim. O ‘nada’ – nesse caso a ausência de espaço, de tempo, de tudo! – é instável”.
As outras hipóteses também são testáveis. A ideia de que novos universos possam surgir de buracos negros em colapso pode ser esclarecida a partir de conhecimentos adicionais sobre as propriedades de buracos negros, que estão sendo estudadas. Outros universos-bolha podem ser detectados nas sutis variações de temperatura da radiação cósmica de fundo deixada pelo Big Bang de nosso Universo. A Sonda Anisotrópica de Micro-ondas Wilkinson (WMAP, em inglês) está coletando dados sobre essa radiação. Além disso, o Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferômetro Laser (LIGO, em inglês) foi projetado para detectar ondas gravitacionais excepcionalmente fracas. Se existem outros universos, talvez rugas em ondas gravitacionais indiquem sua presença. Talvez a gravidade seja uma força relativamente tão fraca (se comparada ao eletromagnetismo e às forças nucleares) porque parte dela “vaza” para outros universos. Mesmo que Deus seja visto como o criador das leis da Natureza que fizeram o Universo (ou multiverso) surgir a partir do nada – se essas leis forem determinísticas –, então Deus não teve escolha na criação do Universo, e por isso não foi necessário. De qualquer forma, por que deveríamos nos voltar para o sobrenatural quando nossa compreensão do natural ainda está em seus estágios iniciais? Seríamos sábios ao seguir esse princípio cético: antes de dizer que algo não é deste mundo, certifique-se de que não seja deste mundo.

 

©Kevin Carden/ Shutterstock

Fonte : SCIAM

Buracos no asfalto: prevenir ou consertar automaticamente

Desgaste do asfalto

Pesquisadores da Escola de Engenharia de São Carlos, da USP, avaliaram uma nova técnica que consegue prever o desgaste do asfalto em rodovias.

"Esse método foi usado como ferramenta de teste da previsão do desempenho do pavimento. Os resultados obtidos a partir do uso dos modelos foram muito próximos dos dados do desgaste real que tinha acontecido, ou seja, os modelos desenvolvidos foram capazes de caracterizar adequadamente o tráfego da região estudada", afirma Heliana Barbosa Fontenele.

O trabalho faz parte de uma avaliação da modelagem desenvolvida pela American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO), a associação rodoviária dos Estados Unidos.

O programa analisa dados relacionados ao tráfego na rodovia, avaliando, por exemplo, os tipos de veículos que circulam, o peso e a quantidade de eixos de cada um, além do clima local e dos materiais usados na pavimentação.

Até agora, no Brasil, só se utilizam métodos empíricos, que não conseguem oferecer previsões razoáveis do desgaste, já que não se consegue levar em conta as variáveis específicas de cada lugar, como clima, materiais, tipo de tráfego, frequência da passagem dos veículos, etc.

Simulação do desgaste das rodovias

Um ponto crucial na modelagem foi a obtenção de dados precisos sobre o peso de cada eixo dos veículos, sobretudo dos caminhões.

Como poucas estradas brasileiras têm equipamento de pesagem em funcionamento, os pesquisadores estão trabalhando para gerar modelos estatísticos que representem a distribuição do tráfego por região.

Os modelos gerados podem ser usados posteriormente para identificar previamente os problemas das rodovias.

"Depois de gerar os modelos de acordo com a frequência do desgaste, usamos o método da AASHTO, que foi disponibilizado na internet. Esse programa gera as curvas de desempenho do pavimento para cada tipo de deterioração", conta Heliana.

O resultado é uma curva da evolução da deterioração do pavimento ao longo do tempo.

Há um valor limite para cada tipo de defeito no asfalto. "Quando esse tempo é alcançado, significa que o pavimento chegou no seu limite, no fim da vida e que precisa de uma intervenção para ser melhorado," explica a engenheira.

Buracos no asfalto: prevenir ou consertar automaticamente

Os pesquisadores esperam que o sistema permita aumentar a vida útil dos pavimentos asfálticos, inibindo as trincas. [Imagem: GTRI/Jonathan Holmes]

Conserto automático do asfalto

Agir preventivamente, como propõe o trabalho da pesquisadora brasileira, é sempre a melhor opção.

Como isso nem sempre é possível, uma equipe do Instituto de Tecnologia da Geórgia, nos Estados Unidos, está tentando desenvolver um sistema que permita a identificação dos defeitos no asfalto e, simultaneamente, faça um primeiro conserto emergencial.

O protótipo foi montado em uma carreta, que deve ser rebocada lentamente – cerca de 5 km/h – pela rodovia a ser verificada e consertada.

Em testes em condições reais, o equipamento conseguiu detectar trincas de 3 milímetros de espessura, despejando automaticamente uma mistura selante sobre a trinca.

"Nosso protótipo provou de muitas formas que um sistema automático de conserto de trincas no asfalto é viável," comemorou Jonathan Holmes, coordenador do projeto.

O sistema usa uma câmera estéreo, um sistema de iluminação do asfalto com LEDs de duas cores, para facilitar o processamento digital das imagens, e um equipamento de suprimento do selante, que é controlado pelo computador que analisa as imagens.

Em termos de mão-de-obra, a operação requer apenas o motorista do carro que puxa a carreta.

 

Buracos no asfalto: prevenir ou consertar automaticamente

O conserto ainda não está perfeito, mas está ótimo para um equipamento automático, que trabalha rodando a 5 km/h.[Imagem: GTRI/Jonathan Holmes]

Os cães sentem culpa ?

Pesquisadores investigam se cães realmente  sentem culpa ao quebrar regras impostas pelos donos

“Cheguei em casa e ele estava agindo de maneira estranha. Eu sabia que ele tinha feito alguma coisa errada”, contou-me ela. Pedi mais detalhes. “Sua cabeça estava baixa e ele não me olhava nos olhos”, continuou. “Então eu encontrei: embaixo da cama”.
Minha amiga passou semanas treinando seu cão, Henry, para que ele não fizesse cocô no carpete. E lá estava, embaixo da cama. “Ele sabia que havia se comportado mal, por isso estava agindo com tanta culpa”, insistiu a moça, certa de que seu cão sabia que havia violado suas regras. Mas ela não estava sozinha: 74% dos donos de cães acreditam que seus animais sentem culpa.
Existem muitas evidências para o que os cientistas chamam de emoções primárias – alegria e medo, por exemplo – em animais. Mas evidências empíricas para emoções secundárias como ciúme, orgulho e culpa são extremamente raras na literatura sobre cognição animal, já que emoções secundária requerem certo nível de sofisticação cognitiva, particularmente no que diz respeito à autoconsciência, que pode não existir em animais não-humanos.
O problema é que a demonstração de comportamentos associados à culpa não é, em si, sinal da capacidade de senti-la emocionalmente. Os comportamentos culposos se seguem às transgressões? Se sim, isso forneceria pistas de que os cães podem estar conscientes delas. Ou será que o comportamento de culpa acompanha uma repreensão ao animal? – uma especulação razoável, já que os donos tendem a brigar menos com seus cães se eles “se arrependerem”. Se esse for o caso, o comportamento poderia ser simplesmente resultado da associação aprendida entre um estímulo (como fazer cocô no carpete) e o castigo que se segue.
Para analisar a questão, um grupo de pesquisadores de cognição canina da Eotvos Lorand University, em Budapeste, liderados por Julie Hecht, criou um experimento, relatado no periódico Applied Animal Behavior Science.
Os pesquisadores queriam responder duas perguntas. “Quando estão recebendo seus donos, cães que se comportaram mal na ausência deles agem diferentes dos “inocentes?”/ “Os donos seriam capazes de determinar, baseando-se apenas no comportamento do cão, se  eles cometeram alguma transgressão?

Durante o estudo, os pesquisadores determinaram o comportamento de recepção padrão de 64 cães, após breve separação dos donos. Além disso, estabeleceram uma regra social: animais não podem pegar comida que fica em cima da mesa. Em seguida, os cães foram deixados sozinhos com e os pesquisadores verificaram como recebiam seus donos após terem se alimentado, ou não, da “comida proibida” e observavam se os donos conseguiam determinar se os cães haviam quebrado a regra.


A primeira descoberta mostrou que os cães nem sempre agem com culpa – apenas em certas circunstâncias. Eles mostraram significativamente menos comportamentos associados à culpa quando estavam sendo recebidos por seus donos do que quando estavam sendo repreendidos. Depois, os pesquisadores verificaram se os cães transgressores demonstravam mais culpa. Surpreendentemente, os dois grupos apresentaram a mesma tendência a agir com culpa. Juntas, as conclusões fornecem uma possível resposta para a primeira pergunta: cães que se comportaram mal não tinham tendências estatisticamente significativas de se comportar diferente dos demais.
Outra descoberta, no entanto, pode indicar possíveis sentimentos de culpa. Cada cão teve três oportunidades de receber seus donos: uma vez antes de a regra ser estabelecida; depois de a regra ter sido estabelecida e os cães terem oportunidade de violá-la; e uma terceira vez, após a regra, mas sem oportunidade de violá-la. Enquanto todos tendiam a agir com culpa durante a segunda recepção ao serem repreendidos, somente os que de fato cometeram transgressões mantiveram o comportamento durante a terceira recepção.
Sobre os donos, quase 75% foram capazes de determinar se os cães haviam se comportado mal: um resultado significativamente maior que o esperado para chutes aleatórios. No entanto, é possível que os donos estivessem se baseando no comportamento anterior dos cães para isso. Talvez os donos não estivessem se baseando apenas no comportamento dos animais, mas em sua tendência anterior a comer os alimentos! Após eliminar esses donos (que sabiam que os cães haviam violado a regra antes mesmo de ela ter sido estabelecida), os participantes não conseguiram determinar se seus cães haviam se comportado mal.
Pesquisas futuras, segundo os pesquisadores, terão de investigar questões em ambientes familiares, e não no laboratório, examinando regras sociais já estabelecidas entre dono e cão. Ainda pode demorar algum tempo para que possamos saber com certeza se cães sentem culpa, ou se as pessoas conseguem determinar se um cão violou uma regra antes de encontrar evidências concretas disso.

Fonte : SCIAM Brasil

Original : SCIAM

Rare Cosmic Footprint

Rare Cosmic Footprint

 

The NASA/ESA Hubble Space Telescope has been used to capture a striking image of a rare astronomical phenomenon called a protoplanetary nebula. This particular example, called Minkowski’s Footprint, also known as Minkowski 92, features two vast onion-shaped structures either side of an ageing star, giving it a very distinctive shape.

Protoplanetary nebulae like Minkowski’s Footprint have short lives, being a preliminary stage to the more common planetary nebula phase. In the middle of the image is a star, soon to be a white dwarf, puffing out material due to intense surface pulsations. Charged particle streams, called stellar winds, are shaping this gas into the interesting shapes that Hubble allows us to see.

Technically speaking Minkowski’s Footprint is currently a reflection nebula as it is only visible due to the light reflected from the central star. In a few thousand years the star will get hotter and its ultraviolet radiation will light up the surrounding gas from within, causing it to glow. At this point it will have become a fully fledged planetary nebula.

The processes behind protoplanetary nebulae are not completely understood, making observations such as this even more important. Hubble has already conducted sterling work in this field, and is set to continue.

The image was obtained with the Hubble’s Wide Field Planetary Camera 2. The picture has been made from many exposures through four different colour filters. Light from ionised oxygen has been coloured blue (F502N), light passing through a green/yellow filter (F547M) is coloured cyan, light from atomic oxygen is coloured yellow (F631N) and light from ionised sulphur is coloured red (F673N). The total exposure times per filter were 2080 s, 960 s, 2080 s and 1980 s respectively and the field of view is only about 36 arcseconds across.

Credit:

ESA/Hubble & NASA

Fonte : Hubble

Sistema Solar pode ser modelo para outros sistemas planetários?

Humildade planetária

O Sistema Solar não é mais o sistema planetário com maior número de planetas que o homem conhece.

Com o rebaixamento de Plutão, hoje contamos com apenas oito planetas.

O recordista passou a ser o sistema planetário HD 10180, localizado a 130 anos-luz de distância, que parece ter nove planetas. Depois aparecemos nós e, em terceiro lugar, o sistema Kepler-11, com seis planetas.

Uma equipe da Universidade de Hertfordshire (Reino Unido) confirmou os dados usando o HARPS (High Accuracy Radial velocity Planet Searcher), um espectrógrafo instalado no observatório do ESO em La Silla, no Chile.

Isso vem se somar a outros indícios de que o Sistema Solar pode afinal não ser tão esquisito quanto ficou parecendo quando começamos a encontrar planetas extrassolares.

O que pode ter acontecido é que, como as técnicas para encontrar planetas vem sendo rapidamente aprimoradas, inicialmente os astrônomos só conseguiram ver algumas esquisitices cósmicas.

Por exemplo, inicialmente só se encontravam brutamontes gasosos super-quentes, maiores do que Júpiter, mas mais próximos de suas estrelas do que Mercúrio está do Sol – hoje já se calcula em bilhões o número de planetas rochosos em zonas habitáveis.

Velocidade radial e trânsito

Essa impressão foi reforçada por um outro trabalho publicado nesta semana por astrônomos do Centro de Astrofísica da Universidade do Porto e do Observatório de Genebra.

Eles analisaram dados do mesmo espectrógrafo HARPS e do telescópio espacial Kepler e concluíram que as órbitas da maioria dos outros sistemas planetários são alinhadas, tal como acontece no nosso Sistema Solar.

A procura de exoplanetas faz-se hoje essencialmente por dois métodos distintos: método da velocidade radial e o método de trânsito.

Existe uma diferença significativa quando estes dois métodos são aplicados.

Um planeta pode ser detectado pela variação da velocidade radial da estrela mesmo quando a órbita esteja inclinado em relação à nossa linha de visão.

No entanto, para um planeta transitar, o plano da sua órbita tem de estar quase perfeitamente alinhado com a Terra, e o mesmo é verdade para um sistema de dois ou mais planetas.

Isto significa que, se observarmos vários planetas transitando em um sistema planetário, as suas órbitas terão ângulos muito pequenos entre si.

Sistema Solar pode ser modelo para outros sistemas planetários?

Dados indicam que planetas com órbitas não-coplanares são muito raros. [Imagem: Ricardo Reis (CAUP)]

Compatibilidade de dados

O HARPS é sensível a todos os tipos de exoplanetas, independentemente de sua orientação em relação à Terra, enquanto o telescópio espacial Kepler só enxerga aqueles vistos pela técnica do trânsito, ou seja, planetas que estão bem alinhados com o plano de suas estrelas.
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