​ O maior trote científico da história

“Treino é treino, jogo é jogo”, já dizia o ditador popular futebolístico.
 

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Num treino ninguém tem o mesmo nível de seriedade, de stress, de um jogo de verdade.

 

Agora, imagine um time que tem um jogo a cada dez anos. Mas este jogo pode ocorrer a

 

qualquer momento, inesperadamente. Ou seja, para ganhar tem que estar preparado. Mas como se preparar só treinando, sem jogar?

 

É mais ou menos isso que acontece em alguns eventos da vida real. Uma oportunidade de uma vida surge em um momento, e quem estará preparado para tal?

 


 
LIGO
 
O mesmo problema aconteceu num dos maiores projetos do mundo contemporâneo: o Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO), que detectou as ondas gravitacionais de Einstein. A história completa encontra-se neste link: http://nautil.us/issue/42/fakes/the-cosmologists-who-faked-it, pelos pesquisadores Jonah Kanner e Alan Weistein, e a solução deles é surpreendente.

 

O projeto LIGO foi construido para capturar as tais ondas gravitacionais de Einstein. Elas tinham sido previstas há 100 anos, mas até o momento ninguém havia conseguido construir equipamentos sensíveis o suficiente para captá-las.
 
O LIGO consiste em 2 detectores gigantescos em formato de L com braços de 4 km, mantendo vácuo interno, e com espelhos refletindo raios laser, ao custo de alguns bilhões de dólares.

 
 
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Portanto, imagine o problema. Um equipamento gigantesco, projetado para capturar onduletas minúsculas a bilhões de anos-luz de distância, sem que ninguém saiba exatamente se elas serão mesmo capturadas, quando aparecerão, e qual o formato delas… É a situação descrita, de treinos eternos por dezenas de anos, até que um dia pode (ou não) ter o jogo real.
 


O “trote”
 
A solução: aplicar um “trote” em si mesmos.
 
Em 2009, os pesquisadores criaram um mecanismo na qual uma equipe pequena (5 pessoas) poderia criar um evento falso. Eles poderiam adicionar secretamente um sinal simulando a tal onda gravitacional, e enganar o resto do time. Esta equipe secreta deveria manter sigilo absoluto nesta operação, sendo que nem a alta gerência poderia saber se a informação detectada era fake ou não.
 
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Toda a equipe de pesquisa sabia que havia a possibilidade de sinais falsos serem propositalmente gerados, mas não saberiam se um sinal específico era verdadeiro ou falso. Este mecanismo é muito bom, porque obriga que os pesquisadores façam um check duplo, triplo, quádruplo, em todas as hipóteses imagináveis: erro nos sensores, ruído vindo de alguma outra fonte, problemas mecânicos nos equipamentos, erros de interpretação, etc… Seria uma forma de policiar a si mesmos, já que é muito fácil cometer um erro nesta situação.
 
Eis que, em setembro de 2010, o LIGO captou um sinal. Era um sinal diferente de todo ruído terrestre até então captado. Os pesquisadores se movimentaram, concluíram que era um evento estranho, e passaram a investigar o mesmo a fundo. Chamaram este sinal de “Cachorro Grande”, por esta ter ocorrido na direção da constelação de “Canis Major”.
 
Assim, pelos próximos 6 meses os pesquisadores diretamente ligados ao LIGO, e uma rede de mais de 700 pesquisadores ao redor do mundo, passaram a investigar todos os detalhes do evento “Cachorro Grande”. Seria um erro de medida? Seria isto real? Haveria problemas no hardware? Erro de interpretação? Como fazer para tanta gente assim concordar com as conclusões de uma investigação tão fora da realidade quanto esta?
 
Em março de 2011, após infindáveis discussões, eles tinham fechado um artigo descrevendo o evento de detecção de ondas gravitacionais. Um grupo de mais de 300 cientistas se reuniu num hotel na Califórnia, com mais algumas centenas conectados pela internet, e votaram a submissão do artigo para uma revista científica. Após inúmeros discursos, contestações, divagações, eles finalmente aprovaram a publicação do artigo.
 
Então o diretor do Laboratório LIGO, Jay Marx, tomou o palco. Ele estava carregando um envelope no seu bolso havia seis meses. O envelope continha a verdade, sobre os dados serem falsos ou não. Seria a diferença entre um prêmio Nobel ou alguém rindo da cara deles. E, finalmente, ele abriu o envelope, para dizer que esses dados eram falsos, injetados artificialmente.
 
Os pesquisadores abriram champanhe, assim mesmo. Se o jogo não foi jogado, pelo menos tinha sido um treino da mais alta intensidade, capacitando-os para um futuro jogo real.
 


O Jogo Real
 
Cinco anos depois, no final de 2015, os detectores do LIGO captaram um sinal diferente de tudo o que já tinham visto antes.
 
Eles tomaram como base o checklist e os questionamentos do trote de 5 anos atrás, para a checagem de tudo o que seria possível. E o sinal passou por todos os critérios. Desta vez, não era um trote programado. Eram as ondas gravitacionais, com nível de confiança de 99.9999 porcento.
 
Cinco meses depois, eles tinham plena confiança de que finalmente tinham conseguido detectar as tais ondas gravitacionais. Após algumas dezenas de publicações, (https://www.ligo.caltech.edu/page/detection-companion-papers), eles anunciaram publicamente a descoberta das ondas gravitacionais (e o ponto alto de suas carreiras é que ganharam um post neste blog, sobre as ondas gravitacionais, clicando aqui).
 
Como se preparar para um grande jogo, que acontece esporadicamente ou nem venha a acontecer? Uma das formas é com simulações do jogo, assim como fazemos simulados de cursinho para o vestibular.

  

O que podemos aprender com as Ondas Gravitacionais de Einstein?

100 anos de Relatividade
Hoje, em fevereiro de 2016, cientistas de um grupo chamado LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) anunciaram que a teoria de ondas gravitacionais de Albert Einstein foi finalmente comprovada. Não tenho muita ideia do que isto significa exatamente, mas sei que o relatório deles tinha mais de 1.000 cientistas de vários países do mundo, foram gastos bilhões de dólares em 2 detectores gigantescos em formato de L com braços de 4 km, mantendo vácuo interno, e com espelhos refletindo raios laser. É um trabalho espetacular e um marco na história da Física, sem dúvida alguma.
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Demorou 100 anos de avanços tecnológicos, investimento de bilhões de dólares e envolvimento de milhares de cientistas para comprovar que Einstein estava certo. Uma conclusão: Einstein era um cara Fodástico, com F maiúsculo.

Ok, não sou Einstein, nenhum de nós é. Mas podemos nos inspirar nele.

O que podemos aprender com Einstein?


 

1 – “A imaginação é mais importante do que o conhecimento”
Einstein era um físico teórico. Não tinha laboratório, não fazia experimento algum. No começo de carreira, era um analista de patentes de segunda categoria, que escondia os rascunhos de suas teorias quando o chefe chegava perto. Não tinha nem computador (não existiam), o que significa que desenvolveu a Teoria da Relatividade com lápis e papel! Mas ele tinha muita imaginação e curiosidade.

Desde quando era criança, Einstein fazia diversos experimentos mentais: imaginava-se viajando junto com a luz, depois olhando para outro feixe de luz que ia na direção oposta. E questionava. O que aconteceria se ele se ele levasse um espelho? Veria a própria imagem ou esta nunca o alcançaria? E se tivesse dois espelhos paralelos?

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Imaginação e curiosidade são os segredos de Einstein, não conhecimento e erudição.

“A Lógica vai te levar de A a B. A Imaginação a qualquer lugar.”

“O importante é nunca parar de questionar. A Curiosidade tem sua própria razão de existir.”

 Lição: Imaginação e Curiosidade


 

 2 – “Não podemos resolver problemas usando o mesmo nível de pensamento em que estes foram criados”

Eis a razão pela qual a criatividade é maior que o conhecimento. O conhecimento existente só resolve problemas do passado, só responde perguntas velhas.

É claro que dominar o conhecimento existente é importante para não reinventar a roda. Mas para resolver problemas novos, temos que usar um nível de pensamento diferente do que já foi utilizado até hoje. Isto significa fazer novas perguntas. Isto significa não se deixar influenciar por respostas já existentes. E isto tudo só é possível através da criatividade.

 “A Educação é o que resta após esquecer tudo o que aprendi na escola”
“A única coisa que interfere no meu aprendizado é a minha educação.”

 Lição: Fazer perguntas


 

3 – “Não se preocupe com a sua dificuldade com a matemática. Asseguro que a minha dificuldade com ela é maior.”

Obviamente, Einstein sabia muito de matemática. Mas ele não dominava a área tanto quanto outros colegas. E, para domar a relatividade, ele necessitava de uma matemática que não dominava. Para isto, pediu ajuda a colegas como Marcel Grossmann, e até à sua esposa, Mileva Marić – que manjava de matemática mais do que ele.

Einstein tinha domínio do core dele, a física. Para o que não dominava, buscava colaboração. Não é preciso saber tudo, é preciso saber colaborar.

Lição: Colaboração


 

4 – “A Realidade é uma mera ilusão, embora seja uma ilusão muito persistente”

Um dos artigos que levou à ideia de relatividade foi o experimento de Michaelson & Morley, que dizia que a velocidade da luz era a mesma, independente do observador. Este resultado não fazia o menor sentido, não havia teoria que a explicasse.

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Rascunho do experimento de Michaelson & Morley

 

Uma alternativa era a de que havia algum erro no experimento.

Outra alternativa era a de que o experimento estava certo, e toda a física existente estivesse errada. Este foi o caminho explorado por Einstein, e que levou à Relatividade e às tais ondas gravitacionais comprovadas 100 anos depois.

A Contradição é uma grande fonte de inovação. Se o modelo prevê x, e acontece y, quer dizer que há um oportunidade.
O Inesperado é uma grande fonte de inovação. Se todos os anos há aumento na venda de panetones, e ano passado não houve, quer dizer que há algo novo, que pode ser explorado por quem faz as perguntas certas.

Lição: Contradição como fonte de inovação


 

 

5 –    “Se você não pode explicar de forma simples, não entendeu direito.”

Um assunto complexo pode ser decomposto em temas mais simples, que podem ser entendidos. Mesmo um cubo mágico de 1.000 lados (procure aqui no blog) pode ser resolvido com passos simples.

“Tudo deve ser feito tão simples quanto possível, mas não mais simples do que isto.”

“Toda a ciência não é nada mais do que o refinamento do pensamento cotidiano.”

Lição: Simplicidade


 

6 – “Poucos são os que vêem com os próprios olhos e sentem com o próprio coração”

Que tal pensar por si mesmo, ao invés de repetir o pensamento de outrem? Nós temos sim o direito de questionar, de discordar, de pensar.

Arthur Eddington fez uma série de experimentos a fim de confirmar a Teoria da Relatividade.

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Uma das fotos de Eddington do eclipse solar de 1919
Pouco depois das observações de Eddington confirmarem que a luz era realmente dobrada pela gravidade, um estudante perguntou a Einstein o que ele faria se a relatividade geral tivesse falhado na descrição da natureza. Einstein teria dito: “Seria uma pena para o Lorde todo-poderoso. Porque a teoria está correta”.

Lição: “A única coisa de valor real é a intuição.”


 

Telégrafo

Para finalizar, gosto muito de uma frase de Einstein, que ao mesmo tempo tempo envolve tudo isso de criatividade, simplicidade, experimentos mentais, abstrações:

“O telégrafo sem fio não é difícil de entender. O telégrafo comum é como um gato muito comprido. Você puxa o rabo dele em Nova York e ele mia em Los Angeles. O telégrafo sem fio é a mesma coisa, só que sem o gato.”

Arnaldo Gunzi

Fev 2016


 

Leitura correlata:

Einstein: His Life and Universe by Walter Isaacson (Author)
http://www.amazon.com/Einstein-Life-Universe-Walter-Isaacson/dp/0743264746/ref=sr_1_1?ie=UTF8&qid=1455435870&sr=8-1&keywords=einstein+isaacson

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http://www.nytimes.com/2016/02/12/science/ligo-gravitational-waves-black-holes-einstein.html?_r=0

 

Como uma roda funciona?

Tipos de Equilíbrio

 

Eis uma divagação meio perdida, mas muito importante.

 

Em física, há o equilíbrio estável e o instável.

 
O equilíbrio estável é aquele em que uma pequena perturbação (um empurrãozinho) não faz mudar a posição da bolinha: ela vai e volta para o mesmo ponto.

Equilibrios

Já no equilíbrio instável, um empurrãozinho faz a bolinha sair da posição e não mais voltar: ou seja, colapsar.

 
Por que esta noção bobinha de equilíbrio é importante em física?
 

Porque normalmente os físicos modelam seus problemas em termos de equações. Um sistema de equações pode gerar várias soluções possíveis. A solução pode atender a equação (ser um ponto de equilíbrio), mas pode ser instável – ou seja, na prática é uma solução que não serve para nada. Os físicos procuram soluções estáveis para os seus problemas.

 


 

Como uma roda funciona?
 

Surpreendentemente, uma das invenções mais úteis do homem busca o equilíbrio instável, ao invés do equilíbrio estável.
 

Se você imagina uma roda numa superfície lisa, o ponto da roda em contato com o chão está numa forma de equilíbrio instável: um empurrãozinho na roda, e a roda gira, a posição muda. Mas o ponto seguinte da roda também estará num equilíbrio instável. A roda nada mais é do que uma sucessão eterna de equilíbrios instáveis.

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E é exatamente por ser uma eterna sucessão de equilíbrios instáveis que faz com que a roda seja tão útil. Imagine a bolinha em equilíbrio instável. Um empurrãozinho e ela já sai do lugar. Enquanto isso, a bolinha no equilíbrio estável precisa de um monte de energia para fugir deste estado.
 

Empurrao

A natureza é fascinante. Aquilo que parecia o seguro, o estável, torna-se pior do que o instável.


 

A vida é um equilíbrio dinâmico

 
Muita gente busca a estabilidade em suas vidas, e inveja as pessoas que a conseguiram: fazer sempre a mesma coisa, ter estabilidade no emprego, ter uma garantia de renda, etc.

 
De modo análogo ao da roda, o equilíbrio instável pode ser melhor do que o estável.

 
A vida é cheia de empurrõeszinhos e empurrõezões. Uma crise, uma mudança de política, um colapso do governo, um problema de saúde, etc.

 

Quando os empurrões acontecem, aqueles que viviam a ilusão da “estabilidade” terão que despender muita energia para se virar: eles são frágeis.

 
Aqueles já que passaram a vida toda tendo que se virar sozinhos têm mais capacidade de se virar de novo, e até se dar bem. São anti-frágeis. A “anti-fragilidade” é um termo cunhado pelo provocativo pensador Nassim Nicholas Taleb, cujas ideias e cisnes negros já foram discutidos muitas vezes neste blog.
 

Ao invés de procurar um porto seguro, tenha em mente que a vida pode dar seus empurrões. Ao invés de evitar a incerteza, que tal abraçar a incerteza? Fazer trabalhos diferentes, assumir riscos controlados, estudar coisas novas e esquecer conhecimento que não é mais válido. Assumir que muita coisa pode mudar, que o seu porto seguro não é tão seguro assim, e que Black Swans podem acontecer.

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Lembro-me de uma frase de Albert Einstein: “A vida é como andar de bicicleta, deve-se estar sempre em movimento”.

 

Arnaldo Gunzi
Julho 2015

 
 

Cachorro preguiçoso

Antes da fama, Einstein foi chamado de “cachorro preguiçoso” pelo seu professor de matemática, Hermann Minkowski. Isto porque ele realmente não tinha muito interesse em seguir as regras formais da academia, e nem queria saber muito de matemática – o seu negócio era Física.

As opiniões são baseadas em algumas poucas impressões que as pessoas têm. Opiniões são as commodities mais baratas que existem, portanto devem ser ouvidas com cuidado.

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