quinta-feira, 19 de novembro de 2015

Fenda dupla, consciência, mente, matéria... que papo é esse?

O físico brasileiro Gabriel Guerrer alcançou alguma notoriedade com a promoção de sua campanha no Catarse para financiar um estudo sobre a capacidade da mente humana de influenciar a trajetória de um feixe de raios laser. Segundo Guerrer, essa capacidade, se comprovada, de algum modo levaria a "uma revolução científica e cultural", permitindo "questionar se a consciência ao invés de produto final, não seria o próprio motor da evolução biológica", gerando indícios de que "não estamos limitados aos contornos do corpo humano e que em um certo sentido, o mundo de fora é uma extensão de nós mesmos".

O modelo do experimento proposto pelo brasileiro é uma série de trabalhos realizada pelo parapsicólogo americano Dean Radin: parte do dinheiro requisitado por Guerrer tem por objetivo financiar um estágio no laboratório do americano. Em 2012, Dean Radin publicou, no periódico Physics Essays, uma série de seis testes em que voluntários tentavam usar o poder da mente para influenciar o resultado de experimentos de fenda dupla, um dos clássicos da Física Quântica. Mas, afinal, que raio é isso, "fenda dupla"?

Esse tipo de experimento, no qual um feixe de luz monocromático é forçado a passar por um anteparo onde há duas fendas abertas antes de atingir uma tela, foi criado por Thomas Young em 1801, bem antes do mundo quântico ser descoberto. Ao realizar o experimento, Young verificou que, na tela-alvo, a luz produzia um padrão de franjas de interferência -- barras claras intercaladas com barras de sombra. Isso, para ele, provava que a luz era uma onda, que passava pelas duas fendas ao mesmo tempo, dividindo-se. As duas ondas resultantes então se propagavam a partir do par de fendas, interferindo uma com a outra antes de atingir o alvo, causando as franjas. Assim:




Com o desenvolvimento da Física Quântica, iniciado um século depois do trabalho de Young, descobriu-se que mesmo partículas de matéria, como elétrons, produzem franjas de interferência quando submetidas à fenda dupla, como se fossem ondas, e que a luz, sob certas condições, produz um sinal sem interferência, como se fosse feita de partículas. Isso acabou levando ao conceito da dualidade onda-partícula: a matéria e a energia, em seus níveis mais fundamentais, comportam-se ora como ondas, ora como partículas, dependendo do tipo de interação a que são submetidas. 

O detalhe interessante -- o detalhe mais interessante, de fato -- é que qualquer tentativa de descobrir por qual das fendas a partícula/onda passou destrói o padrão de interferência: assim que um detector é colocado junto a uma das fendas, as barras de luz e sombra são substituídas por uma mancha mais ou menos contínua no anteparo, como se partículas individuais estivessem passando direto pelas fendas, ora por uma, ora por outra, com algumas resvalando nas bordas e desviando-se para lá ou para cá. Os padrões, com detector e sem detector, são como os da imagem abaixo:




Em seu artigo de 2012 sobre a meia dúzia de experimentos que realizou, Radin sugere que a consciência humana pode ser responsável pela quebra do padrão de interferência: seria a consciência do observador que causaria o colapso da onda, forçando a partícula a assumir um estado e uma trajetória definida. 

Escrevendo em 2013 no mesmo Physics Essays, no entanto, o físico suíço Massimiliano Sassoli de Bianchi, de modo extremamente delicado, explicou que a hipótese de "colapso pela consciência" de Radin era uma asneira: De Bianchi lembra que uma demonstração, publicada em 2011 em Annalen der Physik, prova que não é preciso que a informação sobre por qual fenda a partícula passou chegue à consciência para que o padrão de onda seja destruído. Basta, apenas, que a informação esteja disponível ou, mesmo, que seja possível obtê-la. Não é preciso que o dado entre na consciência de ninguém, ele só tem que existir em algum lugar. 

Meu livro Pura Picaretagem, escrito em parceria com o físico Daniel Bezerra, trata dos abusos filosóficos e retóricos a que a Física Quântica é submetida e diz algo semelhante: o chamado "colapso da função de onda", que faz com que certas propriedades de uma partícula deixem de existir como meras probabilidades e assumam valores definidos, requer apenas uma interação irreversível com outro ente físico, não uma observação consciente. 

Mas, enfim. O que são os experimentos de fenda dupla de Dean Radin? Resumir o esquema geral é fácil: um laser dispara contra o anteparo com a fenda dupla, O alvo é um sensor de luz análogo aos que existem nas máquinas fotográficas digitais. Um software analisa os sinais do sensor e calcula se eles se assemelham mais a um padrão de barras de interferência ou a uma mancha. 

Uma pessoa, sentada nas proximidades, se concentra para, em certos momentos, tentar, com o poder da mente, "fechar" uma das fendas, ou "tornar-se um" com o equipamento, ou "dirigir" o caminho das partículas de luz. Em outros momentos, o voluntários apenas fica sentado por ali e relaxa. A hipótese é que a imagem no sensor vai parecer mais com uma mancha durante as fases de concentração e mais como barras de interferência durante as fases de relaxamento. E que meditadores experientes conseguiriam um efeito mais evidente que leigos em meditação. Deu certo? Bom, depende do que você quer dizer com "dar certo".

O artigo publicado descreve, como já disse, seis experimentos, todos variações desse modelo básico. Em uma delas, os voluntários tentaram interferir no resultado de disparos de laser feitos no passado (!!), e outra contou com testes realizados não num laboratório, mas num mosteiro budista (com resultados negativos, diga-se, mas Radin descarta essa parte do estudo, dizendo que os controles não eram bons). 

O artigo informa um resultado geral, destilado dos seis estudos, estatisticamente significativo a favor das duas hipóteses -- a concentração reduz o padrão de interferência, e a concentração dos meditadores reduz mais --, e num nível impressionante para experimentos de psicologia. É fantástico: mesmo não provando que a consciência cria a realidade, ele sugere que a força da mente pode afetar eventos físicos (como a trajetória de raios de luz) à distância, e até no passado! Só que não. O diabo, como de costume, mora nos detalhes. 

Sem entrar na polêmica recente sobre a confiabilidade do uso de medidas de significância estatística em trabalhos de psicologia, o primeiro ponto a destacar é que, para obter esse resultado, Radin teve de combinar meia dúzia de estudos realizados em condições diferentes: um dos testes tirou o eletroencefalograma nos voluntários durante o processo, outros não; num caso houve controle da temperatura da sala, em outros não; em algumas das rodadas de controle, a sala estava vazia e em silêncio, condição diversa das rodadas "para valer"; um dos estudos envolveu uma tentativa de afetar eventos passados. Essa "ajuntação" de trabalhos em condições tão díspares é questionável, para dizer o mínimo. 

Em seu livro The Conscious Universe, um dos best-sellers de 1997, Radin usa a técnica estatística da meta-análise -- a agregação de diversos estudos diferentes -- para tentar provar que coisas como telepatia e telecinese estão comprovadas cientificamente. Para isso, no entanto, ele ignora as diferenças de metodologia, qualidade e credibilidade do material agregado, bem como casos claros de fraude, como aponta uma crítica publicada na revista Nature (a resposta de Radin, e uma tréplica, também saíram na revista). 

Em The Conscious Universe, Radin defende a inclusão, em meta-análises, de estudos com diferentes desenhos experimentais afirmando que é válido "comparar laranjas e maçãs, se queremos descobrir algo sobre frutas". No caso da parapsicologia, diz ele, "a fruta é o psi", ou seja, o efeito paranormal. O ponto saliente é que a existência de frutas é um fato universalmente comprovado, enquanto que o paranormal... Enfim, nenhuma meta-análise é capaz de reverter a velha máxima GIGO: "garbage in, garbage out", ou "lixo entra, lixo sai".

Bom, voltando: o segundo detalhe importante é que a maioria dos seis estudos demonstrou tamanhos de efeito -- uma medida da correlação entre as variáveis estudadas (no caso, atenção do voluntário versus padrão de interferência) -- baixíssimos. Analisados individualmente, seus resultados (com exceção do quinto trabalho, que envolveu o eletroencefalograma) não são nada impressionantes. Na verdade, na combinação dos quatro primeiros estudos, o efeito mais intenso obtido veio dos não meditadores, e ocorreu na direção oposta à prevista na hipótese.  (Errei na interpretação do gráfico. Detalhes no comentário do Gabriel, abaixo).

O terceiro é que, como experimento de física (e se você diz estar investigando os fundamentos da Física Quântica e sua relação com a consciência, você deve estar fazendo um trabalho de física, certo?), o conjunto de trabalhos deixa muito, muitíssimo mesmo, a desejar. Pois em nenhum momento parece ter havido uma mudança clara no padrão de interferência, uma transformação inequívoca das barras de luz e sombra na "mancha" luminosa, a mudança esperada caso o colapso da onda estivesse realmente acontecendo. Isso levanta a suspeita de que o software usado por Radin estava apenas interpretando flutuação e ruído. 

Para efeito de comparação: em 2004, a Nature publicou um artigo de uma equipe austríaca que investigou o efeito da temperatura das partículas num experimento de fenda dupla. Eles usaram minúsculas esferas de carbono, que eram aquecidas a caminho das fendas. À medida que a partícula é aquecida, ela começa a emitir luz -- a brilhar -- e, portanto, torna-se possível saber por qual fenda ela passou, destruindo sua característica de onda. O gráfico abaixo descreve o resultado do experimento. A temperatura das bolinhas de carbono é proporcional à potência, em Watts, na legenda:


Como se vê, à medida que a temperatura aumenta, o padrão de barras da interferência das ondas vai, claramente, dando lugar à mancha horizontal esperada de um feixe de partículas. Não há nada que se compare a isso no trabalho de Radin. Os desvios em direção à mancha detectados em seu aparato foram minúsculos. Se realmente houvesse algum efeito relevante da concentração humana na evolução do experimento, deveríamos ver algo como a ilustração acima: o quadro da esquerda corresponderia à imagem produzida no detector pelo laser quando o voluntário está relaxado, e o da direita, à situação do voluntário meditador concentrando-se. Mas Radin não tem nada nem remotamente parecido para apresentar.

Os seis trabalhos de Radin foram baseados em estudos anteriores realizados pelo laboratório Princeton Engineering Anomalies Research (PEAR), fechado em 2007, depois de quase 30 anos tentando provar -- sem sucesso -- a existência do paranormal, e por Stanley Jeffers, um pesquisador cético. Jeffers obteve resultados negativos e o PEAR, ambíguos. 

Em 2013, Radin publicou, no mesmo  Physics Essays, um novo artigo sobre o assunto (PDF), agora incluindo os resultados de uma bateria de testes realizada com voluntários concentrando-se à distância, via internet. Nesse novo artigo, os tamanhos de efeito calculados são, no geral, bem maiores do que os do trabalho de 2012 mas, mais uma vez, nenhuma transição real entre franjas de onda e mancha de partículas foi observada -- as variações foram apenas inferidas a partir do processamento estatístico das imagens no detector. Os tipos de processamento e de análise dos dados mudaram substancialmente em relação ao usado no artigo pioneiro de 2012. 

Curiosamente, o teste realizado à distância, via web, foi o que registrou o menor tamanho de efeito, bem próximo ao das rodadas de controle, sugerindo que a presença do voluntário na sala com a aparato pode ter algo a ver com os resultados aparentemente positivos (embora Radin discorde disso: ele escreve que o simples fato de o resultado do teste online, mesmo minúsculo, ter sido positivo "sugere que os resultados do Experimento 1 [presencial] provavelmente não foram causados por flutuações sistêmicas em calor, campos eletromagnéticos ou vibração causadas pela proximidade do corpo humano").

E o que isso tudo significa para o programa Mente-Matéria do Catarse? Num primeiro momento, espero que tenha ficado claro que o experimento, mesmo se bem sucedido, na verdade não dirá nada sobre a relação entre a consciência humana e a natureza do Universo. 

Ele poderá, na melhor das hipóteses, sugerir algum tipo de efeito psicocinético (o poder da mente de desviar a trajetória de partículas luz, ou de influenciar o funcionamento do detector) ou talvez precognitivo (e se o cientista previu inconscientemente o comportamento do equipamento, e armou as sessões de concentração e relaxamento de acordo?). 

Mas o mais provável é que, como praticamente toda a parapsicologia, venha a produzir ou resultados negativos ou algumas minúsculas anomalias estatísticas que permanecerão sem explicação até que alguém descubra o assistente canalha, o ratinho no canto do laboratório, o bug no software ou a perna bamba da mesa.

A boa notícia é que o dinheiro está saindo do bolso de doadores, não de verba pública. É um alento, depois que a Capes financiou um mestrado sobre Reiki e a Fapesp, um trabalho sobre cartas de Chico Xavier. Ainda assim, é triste ver o nome da USP envolvido. 

segunda-feira, 16 de novembro de 2015

Para explicar o mundo

Terminei neste fim de semana uma das leituras mais fascinantes do ano, o livro
To Explain the World: The Discovery of Modern Science, de Steven Weinberg. Weinberg, um dos ganhadores do Nobel de Física de 1979, que traça uma história do esforço humano para compreender a realidade física. Ele vai dos filósofos pré-socráticos a Isaac Newton.

A principal linha condutora é a astronomia, e Weinberg inclui uma boa descrição dos quatro grandes modelos do sistema solar propostos ao longo dos séculos -- aristotélico, ptolomaico, tychoniano e copernicano -- e os argumentos levantados contra e a favor de cada um deles, até a vitória final de Copérnico. Essa disputa é muito discutida em certos círculos de historiadores e filósofos da ciência que se perguntam se, afinal, o modelo copernicano era mesmo o mais plausível, dados os conhecimentos disponíveis no momento em que foi finalmente adotado, no século XVII.

Weinberg discute, de modo vivo, o jogo entre observação, teorias e modelos matemáticos, e as disputas filosóficas entre o valor relativo de cada um desses componentes do processo científico, partindo do modo aristotélico de levar em conta supostas "causas finais" e considerações estéticas -- se os dados discordam de uma teoria deduzida de princípios a priori, pior para os dados (afinal, não existe medição perfeita)  --, passando pelo empiricismo radical dos defensores de Ptolomeu e Tycho Brahe -- que importa a realidade dos céus, se o modelo funciona? --  e aponta o que lhe parece uma vantagem definitiva do modelo copernicano, mesmo num momento em que ele não concordava perfeitamente com as observações do céu: na versão copernicana do Sistema Solar, havia bem menos parâmetros livres.

Com o modelo heliocêntrico, e dadas as observações existentes, são fixadas tanto a ordem dos planetas a partir do centro quanto suas distâncias relativas. Em contraste, com os epiciclos dos modelos geocêntricos Ptolomeu e Tycho, era possível criar uma infinidade de "Sistemas Solares" consistentes com as observações, variando a localização e o tamanho das órbitas dos planetas.

O livro é interessante em vários níveis. Weinberg avisa, logo de partida, que não vai seguir o método preferido dos historiadores, de tentar tratar as ideias do passado nos termos do passado, e que pretende analisar o pensamento de outros milênios a partir de um olhar claramente moderno.

Esse foco produz alguns momentos esclarecedores e divertidos, como quando ele confessa que, ao ler as ideias dos primeiros "físicos" gregos pré-socráticos -- sobre haver quatro elementos, ou tudo ser feito de água, ou o movimento ser impossível -- tem vontade de gritar: "como você sabe? que experimentos fez? qual sua evidência? Se o movimento é impossível, como você explica que vemos as coisas se movendo?"

Questionamentos assim podem parecer fora de contexto em relação aos autores e textos tão distantes do pensamento moderno, mas Weinberg não está sendo ingênuo ou grosseiro, mas pondo em relevo o que lhe parecem ser alguns dos obstáculos fundamentais que a investigação científica da natureza teve de superar em sua gênese: o apego excessivo ao raciocínio puro, o desprezo pelo dado empírico e, por conseguinte, pela necessidade de conciliar teorias sobre o mundo com as aparências do mundo.

Weinberg é conhecido por sua postura antagônica em relação à religião: ele é o autor da célebre fase segundo a qual, para que pessoas boas sejam induzidas a cometer atrocidades, "é necessário religião". To Explain the World é relativamente neutro nesse tema, mas não deixa de registrar algumas observações críticas.

Ele lembra que alguns dos maiores nomes da ciência do mundo islâmico medieval eram céticos ou ateus, e atribui a decadência da cultura científica na área de influência muçulmana a fatores geopolíticos (como as consequências de longo prazo do saque de Bagdá pelos mongóis no século XIII) mas também religiosos, como a ascensão de uma teologia "ocasionalista", segundo a qual Deus decide, de modo singular, o que vai acontecer em casa ocasião, e que portanto a ideia de leis da natureza, ou ordem natural,  é absurda.

Ao tratar do caso da Igreja Católica contra Galileu, Weinberg opina que as discussões sobre quem estava certo na questão astronômica fogem do cerne do problema: "Suponha que a Igreja estivesse certa e Galileu errado sobre astronomia. A Igreja ainda teria errado em mandar prender Galileu e proibi-lo de publicar, do mesmo modo que havia errado ao queimar Giordano Bruno, herege que era".

Galileu é, ao lado de Isaac Newton, o grande herói do livro (não que os dois cientistas sejam apresentados de modo acrítico: seus erros e falhas de caráter também aparecem). Weinberg se esmera em explicar como Newton estabeleceu a lei da gravitação universal, e aponta a revolução conceitual que essa lei trouxe, quebrando de vez a distinção clássica entre o mundo "sublunar" -- o dos fenômenos a que temos acesso e podemos compreender -- e o "celeste", reservado aos deuses e sobre o qual só poderíamos especular, respeitosamente, à distância.

Ao demonstrar que ambos os mundos seguiam uma mesma lei (que eram, efetivamente, um mesmo mundo), Newton abriu de vez as portas para a ciência moderna.