Zero: O número que tentaram proibir

Nos dias de hoje, todo estudante entende o significado do zero. Então porque será que na história da humanidade ele custou tanto a ser aceito?

Há evidências de que os primeiros sistemas de contagem tiveram início em 3000 a.C., na Mesopotâmia, Egito, e Pérsia (mapa). No entanto, o surgimento do número zero deu-se somente em torno de 300 a.C. Até então não havia a necessidade de usar um número que expressasse a falta de algo.

Duas concepções do zero
Para entendermos bem a história do surgimento do zero, inicialmente temos que diferenciar os seus dois conceitos:
1) o zero como um símbolo, para representar o nada.
2) o zero como um número, usado nos cálculos.
É comum as pessoas pensarem que os dois são a mesma coisa, no entanto, a história nos mostra algo diferente.

O conceito do zero representando o nada, por ser mais fácil de perceber, também foi aquele que primeiramente se popularizou. Já para entender o surgimento do conceito de zero como número, é preciso antes compreender como funcionam os sistemas numéricos posicionais.

O Sistema Numérico Posicional
O primeiro sistema posicional de números foi usado na Babilônia, a partir de 1800 a.C. Havia apenas dois símbolos, um para o algarismo 1 e outro para o algarismo 10. Eles serviam para representar números até o 59. Veja a tabela:
Os babilônios não agrupavam de 10 em 10 (base 10) como nós, mas sim de 60 em 60. O sistema sexagesimal (base 60) teve sua origem especificamente na contagem do tempo, e até hoje o sucesso deste sistema se reflete em nossas unidades de tempo e medidas de ângulos.

Para facilitar a explicação de como surgiu a necessidade de acrescentar-se o zero aos numerais, utilizarei dois números como exemplo: 61 e 3601.
No nosso sistema, de base 10, estes números poderiam ser representados assim:
E veja como estes mesmos números seriam representados na numeração dos babilônios, de base 60:
Note que poderia haver confusão na interpretação. Para diferenciar um do outro, no caso da representação do número 3601  deixava-se um pequeno espaço entre os símbolos, que algumas vezes podia passar despercebido. A necessidade de evitar esta ambiguidade tornou-se cada vez mais evidente, e isto deve ter se intensificado por volta de 300 a.C. quando então teria surgido pela primeira vez na história um símbolo do número zero. Eles usaram duas pequenas flechas viradas para baixo. Veja:
Enfrentando o vazio
Na Grécia Clássica, a civilização certamente não estava preparada para encarar as complexidades do zero. O pensamento grego seguia a ideia de que os números expressavam formas geométricas. Então, a que forma corresponderia algo que não existia de fato? A total ausência de algo - o vazio - era um conceito repudiado pela cosmologia dominante da época.


Em grande parte, a influência de Aristóteles e seus discípulos, representava uma visão de mundo que via os planetas e estrelas inseridos em uma série de esferas celestes concêntricas de extensão finita (figura). Essa esferas, todas centradas na Terra, estariam preenchidas com uma substância etérea, e postas em movimento por um "motor imóvel". A filosofia cristã viu no motor imóvel uma identidade de Deus, e uma vez que não havia lugar para um vazio nesta cosmologia, seguia-se a ideia de que tudo que fosse associado ao vazio era um conceito que negava também a existência de Deus.
A filosofia oriental, enraizada nas ideias de ciclos de criação e destruição, também não sentiria falta do zero. Ele encontrou apoio na Índia, através de matemáticos e astrônomos, como por exemplo, Brahmagupta, por volta de 628 d.C.
Brahmagupta foi o primeiro a tratar os números como quantidades puramente abstratas, separadas de qualquer realidade física ou geométrica. Isso lhe permitiu considerar questões heterodoxas que os babilônios e gregos tinham ignorado ou dispensado, como o que acontece quando você subtrai de um número, um número de maior tamanho. Em termos geométricos isto seria um absurdo. Que área restaria quando uma área maior fosse subtraída?
Entretanto, a partir do momento em que os números se tornam entidades abstratas, uma nova gama de possibilidades se abre: o mundo dos números negativos.

Enquanto comerciantes e banqueiros rapidamente se convenceram da utilidade do sistema hindu-arábico, as autoridades estavam menos apaixonadas. Em 1299, a cidade de Florença, na Itália, proibiu o uso dos numerais hindu-arábicos, incluindo o zero. Eles consideravam que a capacidade de inflar enormemente o valor de um número, simplesmente adicionando um dígito ou dígitos no final - uma facilidade que não era disponível no então sistema dominante não-posicional dos algarismos romanos - poderia ser um convite aberto à fraude.


Mais tarde, o número zero teria uma tarefa ainda mais difícil. Cismas, revoltas, reforma e contra-reforma na Igreja suscitaram debates contínuos a respeito do valor das ideias de Aristóteles sobre o Cosmos. Só a revolução de Copérnico, revelando que a Terra se move em torno do Sol (figura), começou lentamente a agitar a matemática européia na direção de livrar-se dos grilhões da cosmologia aristotélica, a partir do século 16.
Por volta do século 17, a cena finalmente já estava criada para o triunfo do zero. É difícil apontar para um único evento marcante. Talvez tenha sido o advento do sistema de coordenadas inventado pelo filósofo e matemático francês René Descartes. Seu sistema cartesiano unificava álgebra e geometria para dar a cada forma geométrica uma nova representação simbólica, com o zero colocado como coração imóvel do sistema de coordenadas, em seu centro. O zero estava, portanto, longe de ser irrelevante para a geometria, como os gregos haviam sugerido. Agora ele era essencial para ela.

Logo depois, a nova ferramenta de cálculo mostrou pela primeira vez como apreciar o nulo incorporado ao infinitamente pequeno, para explicar como tudo no Cosmos poderia mudar sua posição, tanto uma estrela como um planeta. Assim, uma melhor compreensão do zero tornou-se o fusível da revolução científica que se seguiu. Eventos subsequentes confirmaram o quão essencial foi o zero para a matemática e tudo o que se edificou com ela.

Olhando as diversas utilidades do zero hoje é difícil imaginar como sua aceitação pôde ter causado tanta confusão e angústia. Definitivamente, um caso de muito barulho por nada.

Fonte:
http://www.newscientist.com/article/mg21228390.500-nothingness-zero-the-number-they-tried-to-ban.html
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Astronautas caindo na Lua

Há aproximadamente um milhão e meio de anos, após um longo processo evolutivo, surgiram na Terra os primeiros hominídeos, nossos ancestrais, que durante a locomoção já se utilizavam de apenas dois pontos de apoio, no nosso caso os pés, o que significou a exigência de um constante esforço como forma de manter o equilíbrio.

Em nossa vida, desde bem cedo, somos treinados para evitar a todo custo uma queda. A partir do momento em que deixamos de gatinhar e ensaiamos os primeiros passos, para a alegria dos nossos pais e parentes, que observam felizes da vida os nossos movimentos, procuramos intuitivamente evitar os tropeços e os tombos. Uma queda, em muitos casos pode representar um trauma doloroso pelo qual ninguém gosta de passar, muito menos os bebês.
Essa preocupação em se manter equilibrado durante a caminhada permanece durante todo o decorrer da nossa existência, e o corpo vai dessa forma se acostumando ao longo dos anos com os efeitos da aceleração da gravidade da Terra, cujo valor é de aproximadamente 10 m/s².
No entanto, se nos deslocássemos para outro local onde o valor da gravidade fosse diferente, o cérebro poderia levar algum tempo para se adaptar às mudanças nas relações de força durante os movimentos. Um bom exemplo disso aconteceu durante as explorações que os astronautas das missões Apollo fizeram na Lua, nas décadas de 60 e 70. Eles precisavam realizar trabalhos elementares, como martelar pequenas rochas, e para encontrá-las necessitavam fazer caminhadas, e alguns se arriscavam até a correr, dando "pulinhos" no solo lunar, mas em determinados momentos eram traídos pela gravidade menor, e acabavam sofrendo quedas aparentemente bobas, e que hoje chegam a ser até engraçadas de se ver, mas que na minha opinião poderiam representar um certo perigo, caso algum equipamento de  proteção pessoal  fosse danificado.
Até mesmo uma simples tarefa de tentar se levantar após a queda tornava-se visivelmente mais complicada do que aqui na Terra, também devido ao peso do equipamento que eles transportavam nas costas para permitir entre outras coisas a respiração e comunicação entre eles, mas que acabava contribuindo para o desequilíbrio, deslocando o centro de massa, e confundindo as reações do corpo.

A aceleração da gravidade da Lua é cerca de 6 vezes menor do que a do nosso planeta, o que dá um valor aproximado de 1,6 m/s². Dessa forma, a principal causa que fazia com que os astronautas caíssem, mesmo com um pequeno descuido, é que o peso deles também se tornava 6 vezes menor.
Assim, por exemplo, se a massa (m) de um astronauta fosse de 80 Kg, seu peso (P) poderia ser calculado pela fórmula:
P = m . g
Enquanto na Terra (g = 10 m/s²) , seu peso seria de 800 N, na Lua (g = 1,6 m/s²), este valor seria de apenas 128 N.
Veja este video com uma seleção de  várias quedas destes astronautas na Lua.

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Satélites caindo do espaço

Qualquer cidadão entende facilmente a necessidade que todos nós sentimos de poder contar com os satélites que orbitam a Terra. Estes equipamentos são mandados ao espaço principalmente com o objetivo de facilitar as nossas vidas aqui embaixo, melhorando a comunicação entre nós, observando o espaço, ou obtendo dados sobre o clima do nosso planeta. No entanto, alguns problemas começaram a surgir. Muitos destes equipamentos, após realizarem seus trabalhos, chegam ao fim de suas vidas úteis, são então desativados, e a partir daí começam a representar um perigo para nós, pois vão continuamente perdendo velocidade, diminuindo a altitude, até que iniciam o processo de retorno e reentrada na atmosfera. O problema maior é que durante este retorno à superfície, suas trajetórias não podem mais ser monitoradas pelas agências espaciais, e assim, o ponto em que seus fragmentos atingirão a superfície não pode ser precisamente determinado. Até o momento, por sorte, nenhum destes objetos atingiu regiões habitadas, o que poderia ter causado grandes danos.
Queda do UARS
No último dia 24 de Setembro, o satélite UARS, de massa total de aproximadamente 6 toneladas, com o tamanho de um ônibus escolar, retornou à Terra, fragmentando-se provavelmente em 26 pedaços, que após a desintegração devido ao atrito com a atmosfera, podem ter chegado com o máximo de 150 quilos cada um. (clique aqui para ler a notícia). A NASA, em comunicado oficial, informou que a queda se deu no Oceano Pacífico, em regiões distantes de áreas habitadas.

Vem aí o ROSAT
Está previsto para entre 20 e 25 de Outubro, a queda de outro satélite desativado, o telescópio de raios-X, de nome ROSAT (imagem), de 2,4 toneladas, que foi construído pelo laboratório aeroespacial alemão DLR, e mandado ao espaço pela NASA. O ponto de reentrada e de queda ainda não pode ser determinado. Assim como no caso do UARS, o Brasil está na rota, e só nos resta torcer para que ele também não caia em uma região habitada.
Os espelhos do telescópio tiveram que ser fortemente protegidos do calor que poderia ter prejudicado as operações de detecção de raios-X durante os seus oito anos de trabalho, mas isso também significa que estes mesmos espelhos estarão muito mais propensos a sobreviver a uma reentrada escaldante. Desta forma, é provável que os pedaços remanescentes de sua fragmentação sejam um pouco maiores do que os do UARS, o que de certa forma representa um perigo maior, caso alguns deles atinjam uma área povoada. A página do ROSAT, do site da DLR, estima que "até 30 itens de detritos individuais, somando todos eles 1,7 toneladas, podem alcançar a superfície da Terra. O sistema óptico, com seus espelhos e uma estrutura de suporte feito de fibra de carbono reforçado - ou pelo menos uma parte dela - poderia ser o componente individual mais pesado a alcançar o chão”.
O ROSAT foi desativado em 1999 e sua órbita foi decaindo desde então. Ele não tem um sistema de propulsão a bordo que pudesse ser usado para manobrar o satélite para permitir um reingresso controlado. O tempo e a posição de reentrada do ROSAT não podem ser previstos com precisão devido às flutuações na atividade solar, que afetam o arrasto atmosférico.

Flutuação da atividade solar
A termosfera, que varia em altitude de cerca de 90 a 500 quilômetros,  é uma camada de gás rarefeita na borda do espaço onde a radiação do Sol faz seu primeiro contato com a atmosfera da Terra. Ela geralmente esquenta e se torna mais densa durante atividade solar alta, o que faz a atmosfera se expandir para cima, causando maiores frenagens em objetos do espaço. A razão de o ROSAT estar voltando mais cedo do que o esperado (previa-se inicialmente que ele cairia entre o final de outubro e o início de novembro) é um aumento repentino na atividade solar. Veja a figura abaixo, retirada da página oficial da reentrada do ROSAT. Note que a atividade do Sol atinge picos em determinados anos, e veja como ela oscila, representada na linha do meio, que eu indiquei pela seta verde.

Prevê-se que haja uma maior taxa de reentradas de satélites, ao aproximarmos da máxima atividade solar em 2013. Apesar de tudo, não há motivo para tanta preocupação. Não se espera que chovam naves espaciais em 2013. É que algumas das reentradas de hoje, como é  o caso do UARS e do ROSAT, são uma herança dos anos 90, em que os lançamento eram feitos a uma taxa duas vezes maior do que as de hoje. A tendência atual é para lançamentos de satélites menores, com cargas mais específicas, ao invés do tipo “tudo-em-um-só” como os satélites representados por embarcações gigantes como o UARS. Isso significa que os restos de futuras missões devem ser menores. Ao menos um alívio, não é mesmo?

Fontes:
http://www.newscientist.com/blogs/onepercent/2011/10/space-telescopes-re-entry-brou.html?DCMP=OTC-rss&nsref=online-news
http://www.nasa.gov/mission_pages/uars/index.html

Update (23/Outubro /2011)  
Rosat já caiu http://astropt.org/blog/2011/10/23/rosat-ja-caiu/
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O Prêmio Nobel de Física e o Universo acelerado

O Prêmio Nobel de Física deste ano foi dividido entre três astrônomos americanos, Saul Perlmutter (foto), Brian P. Schmidt, e Adam G. Riess, que observaram durante muito tempo, ao longo dos anos 80 e 90, as explosões de estrelas supernovas do tipo la, em galáxias distantes. Estas estrelas resultam de uma violenta explosão, em determinadas condições, de uma anã branca, que é um dos estágios finais de uma estrela. O nosso Sol, por exemplo, um dia se tornará uma anã branca.

Os dados precisos destes cientistas e de suas equipes fizeram com que chegassem à conclusão de que o Universo se expande, como já era sabido, mas de forma acelerada. Acontece que este fato não poderia ser explicado se considerássemos apenas as forças de atração entre as galáxias, o que faria com que elas se "segurassem" umas às outras devido ao efeito gravitacional. Daí a grande importância desta descoberta. É que a partir destas observações reforçou-se o conceito de que há mesmo algum tipo de energia "extra" no Universo afastando as galáxias, o que os astrônomos chamam de Energia Escura, e que constitui-se hoje um dos mistérios ainda não desvendados pela Física.
Em resumo, descobriu-se  mais um dos efeitos desta energia misteriosa, o que acrescenta outra comprovação da sua existência, mas não se sabe exatamente como ela "funciona".

Para quem quiser entender um pouco melhor esta importante descoberta, sugiro que assistam ao vídeo abaixo, com legendas em português (clicar em CC).



Links:
1 - Fisica na veia: A expansão acelerada do Universo
2 - Universo Fisico: Nobel de Física em 1 minuto
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Os neutrinos e a teoria da relatividade

O assunto que dominou o noticiário científico da semana passada foi a divulgação de um experimento no qual as partículas chamadas neutrinos teriam "voado" a uma velocidade um pouco maior do que a da luz no vácuo.
O que chamou muito a atenção foi que, se este fato for confirmado, estaria contrariando um dos principais postulados da Teoria da Relatividade Especial, formulada há mais de cem anos por Einstein.

A maioria das autoridades neste assunto acha que ainda é muito cedo para concluir alguma coisa. Devemos então esperar que experiências futuras possam confirmar - ou não - o ocorrido, e se realmente os neutrinos insistirem em se mostrar mais "apressadinhos" do que a luz, pode ser que seja mesmo necessária uma profunda revisão na física de partículas subatômicas.

Neutrinos
Os neutrinos atravessam paredes e também o nosso corpo. Não têm carga elétrica, mas têm pequena massa, e intrigam os físicos desde os anos 60. Agora aparentemente ousam desafiar uma teoria que tem se mostrado correta ao longo de um século.
A formação de neutrinos acontece em diversos processos de desintegração. A maioria dos neutrinos que chegam à Terra em grande quantidade são provenientes do Sol, e surgem no momento em que o  hidrogênio é convertido em hélio, durante o processo conhecido como fusão nuclear, que ocorre a todo momento no interior da nossa estrela. Calcula-se que neste exato instante você leitor que está lendo este texto esteja sendo atravessado por mais de 50 trilhões deles, que passam através do seu corpo a cada segundo !
Mas isso não nos afeta?
Não, justamente pelo fato de que eles não têm carga elétrica, e são na verdade muito pequenos e com massa quase nula. Veja que eu grifei o quase, pois justamente neste ponto é que está a questão polêmica sobre a Teoria da Relatividade (TR). É que a partir do momento em que a partícula tem massa, segundo a TR, ela jamais poderia atingir a velocidade igual à da luz. Muito menos, maior.

Vamos aguardar nos próximos anos, para ver se as experiências confirmam os resultados. Pelo que eu li até agora, se tivesse que apostar, acho que ainda descobrirão algum erro sistemático nas medidas de tempo obtidas, e aí tudo continuará como está.

Fontes:
1 - A fisica se move. Neutrinos mais velozes do que a luz: A reação dos cientistas
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A Física Quântica e o pensamento humano

A New Scientist publicou recentemente um artigo, mostrando que cientistas estão usando agora a misteriosa lógica da física quântica para tentar explicar o processo envolvido no pensamento humano.
O mundo quântico desafia as regras da lógica comum. Partículas rotineiramente ocupam dois ou mais lugares ao mesmo tempo e nem sequer têm suas propriedades bem definidas até que sejam medidas.
Para que possamos entender como eles estabeleceram esta relação é preciso conhecer um pouco da mecânica quântica, e para isso, nada mais adequado do que usarmos explicações práticas, já que a teoria envolvida é um pouco complicada. Vejamos então o caso de uma experiência relativamente simples:

A Experiência da Fenda Dupla
Uma das experiências que ajuda a distinguir a física quântica da física clássica é a Experiência da Fenda Dupla. Suponha que você pulverize algumas partículas em direção a uma placa com duas fendas, e estude os resultados projetados em uma tela. (veja o diagrama que eu traduzi, e que foi fornecido neste link no artigo original da New Scientist).
Se fecharmos a fenda B, as partículas passam pela outra fenda formando um padrão projetado na tela. Se por sua vez, fecharmos a fenda A, um padrão semelhante se formará na tela. Mantendo ambas as fendas A e B, o padrão sugerido pela física clássica deveria ser a soma dos dois padrões, mas no mundo quântico isso não acontece. Quando um feixe de elétrons ou fótons passa pelas duas fendas, eles agem como ondas e produzem um padrão de interferência na parede. O padrão com A e B aberta não é apenas a soma dos dois padrões com A ou B abertos sozinhos, mas algo totalmente diferente, que alterna faixas claras e escuras. Para entender um pouco melhor, assista o vídeo a seguir, que explica esta experiência de maneira bem simples e didática.



Semelhanças com o pensamento  
O artigo da New Scientist cita várias experiências em que o autor, Mark Buchanan, procura relacionar as semelhanças entre a forma do pensamento humano e a lógica envolvida na mecânica quântica. Uma delas foi feita no início de 1990, quando os psicólogos Amos Tversky e Eldar Shafir da Universidade de Princeton testaram o comportamento de algumas pessoas em uma experiência de jogo simples. Os jogadores foram informados de que havia uma chance de ganhar US$ 200 ou perder US$ 100, e foram, então, solicitados a escolher se queriam ou não jogar o jogo pela segunda vez. Quando eram informados de que tinham ganho a primeira aposta (situação A), 69 por cento dos participantes escolheram jogar novamente. Se dissessem que tinham perdido (situação B), apenas 59 por cento queriam jogar novamente. Isso não é surpreendente. Mas quando eles não eram informados do resultado da primeira aposta (situação A ou B), apenas 36 por cento queriam jogar novamente.
A lógica clássica exigiria que a terceira probabilidade fosse igual à média das duas primeiras, mas isso não aconteceu. Como no experimento de dupla fenda, a presença simultânea de duas partes, A e B, parece ter levado a algum tipo de interferência estranha que não respeita probabilidades clássicas.

Outro exemplo de similaridade entre a nossa forma de pensar e a mecânica quântica, dado no artigo, diz respeito ao significado das palavras, que também muda de acordo com seu contexto. Por exemplo, você poderia pensar que se uma coisa também é um Y, em seguida, um "X alto" também seria um "Y alto" - um carvalho alto é uma árvore alta, por exemplo. Mas isso não é sempre o caso. O chihuahua é um cão, mas um chihuahua alto não é um cão alto; "alto" muda de significado em virtude da palavra ao lado dele. "O conhecimento conceitual da estrutura humana é como se fosse quântica, porque o contexto desempenha um papel fundamental", diz o Físico Diederik Aerts da Universidade de Bruxelas, Bélgica.

Minha opinião
Lendo o artigo da revista, achei muito interessante o paralelo feito entre as duas áreas do conhecimento que não são muito simples de serem compreendidas, e não restou-me dúvida sobre uma real semelhança entre elas. Para que os meus leitores se convençam disto também - ou não - recomendo que leiam o artigo completo (em inglês).
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Curiosity explorando Marte

Após 30 anos de bons serviços prestados, os Ônibus Espaciais  se aposentaram. A foto mostrada foi tirada a partir da Estação Espacial Internacional. Nela podemos notar o rastro deixado pela nave que realizou a viagem de despedida, a Atlantis, durante a reentrada na atmosfera.
Reentrada da Atlantis. Veja o rastro de fumaça proveniente do esquentamento pelo atrito com o ar.
Novas metas
A partir de agora as atenções (e dinheiro) da NASA serão direcionadas para outras missões, como aquelas que visam estudar mais a fundo o planeta MarteEstá previsto para o final do ano o lançamento do foguete que deve transportar o robô Curiosity, da missão denominada Mars Science Laboratory. Uma das principais intensões será descobrir se há ou houve um dia condições de surgimento de algum tipo de vida no planeta vermelho.

Rovers
Na história da exploração de Marte já foram enviados outros três "carrinhos", os chamados Rovers, que serviram, e alguns ainda continuam servindo, para estudar as condições da superfície marciana. Em 1997, o Sojourner, do tamanho de um forno de microondas, e em 2004, os gêmeos, Spirit (desativado) e Opportunity (ainda na ativa), estes já um pouco maiores.
Comparação de tamanhos: Spirit (esquerda), Sojourney (centro), e Curiosity (direita)
Compare os tamanhos na foto. No centro, o pequeno Sojourner. À esquerda, um dos dois gêmeos (Spirit ou Opportunity), e à direita, o Curiosity, do tamanho de um carro pequeno, que deverá ser enviado este ano.
Como se pode notar pela foto, ao contrário dos seus antecessores, o Curiosity não possui painel solar. A energia elétrica necessária para o funcionamento dos vários instrumentos do robô será garantida por um gerador termoelétrico de radioisótopos. Em outras palavras, a fonte de energia elétrica, desta vez, será nuclear.
Após uma viagem interplanetária de 10 meses, o robô descerá na superfície de Marte, onde deverá permanecer em atividade pelo menos durante 2 anos. Uma outra mudança que achei muito interessante foi em relação à maneira como o Curiosity deverá pousar na superfície de Marte, bem diferente do sistema de "air-bags" usados no caso do Spirit e do Opportunity. Para entender melhor, só assistindo o vídeo a seguir, mostrando belíssimas animações da missão:

Local de Pouso
A NASA definiu hoje o local de pouso do robô, marcado em destaque na imagem, na borda da Cratera Gale.
Elipse mostrando o local do pouso, na periferia da Cratera Gale.
O reconhecimento do relevo de Marte, a partir de outras missões, permitiu que fosse feito o vídeo a seguir, mostrando o local de pouso. As linhas verdes indicam os caminhos que podem ser seguidos pelo robô.



Gastos
Para aqueles que não concordam com os gastos de dinheiro nestas missões, já comentei o que acho aqui.
Além disso, recomendo que assistam a palestra a seguir, onde Brian Cox explica por que a ciência impulsionada pela curiosidade se paga, dando força à inovação e uma profunda apreciação da nossa existência.
Fontes:
http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=nasas-next-mars-rover-to
http://astropt.org/blog/2011/07/08/curiosity-com-o-destino-tracado/
http://pt.wikipedia.org/wiki/Mars_rover
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Balões meteorológicos

Nas últimas semanas que se passaram eu estive ensinando aos alunos da 2ª série do Ensino Médio a teoria envolvida nas transformações gasosas, e decidi aprofundar-me sobre o tema. Em um dos exercícios eu pedia para que calculassem o volume de um balão meteorológico, ao atingir as camadas mais altas da estratosfera.
Consultei inicialmente o livro Física Conceitual, escrito por Paul Hewitt, e acabei encontrando uma passagem interessante intitulada “A Meteorologia e a Primeira Lei”. Nela o autor descreve como a Termodinâmica pode nos ajudar a analisar o clima, e como em determinadas condições podemos expressar a Primeira Lei da seguinte maneira:
“A temperatura do ar cai quando a pressão diminui.”

Para entendermos melhor esta frase, Hewitt faz uma comparação com uma bomba de encher pneu de bicicleta. Quando comprimimos seguidamente o ar dentro da bomba ele aumenta a pressão e esquenta, mesmo sem ter recebido calor do meio externo. Isto explica também porque as temperaturas são mais altas aqui embaixo na superfície do que em grandes altitudes, onde a pressão exercida pelo ar é bem menor.

Video 
Outro achado durante minhas pesquisas, e que considerei muito interessante, foi um vídeo que mostra o lançamento de um balão transportando uma câmera de alta definição (HD), realizado por americanos, em agosto de 2010, em Nova Iorque. Eles pretendiam obter imagens da Terra, a partir de grandes altitudes.



Estudo do vídeo
Resolvi então, fazer um estudo do video, relacionando volume, temperatura e pressão do gás no interior do balão:

Volume inicial ( Vi ) e Volume final ( Vf ) de gás
No momento do lançamento, correspondente ao instante 1:22 do vídeo, dá para estimar em aproximadamente 1,0 m o diâmetro inicial do balão, quando ele ainda se encontra na mão de um dos participantes (imagem). Com este valor, calculei o volume inicial ( Vi ) do balão: Vi = 0,5 m³.

No instante 4:30 do vídeo (imagem), eles informam que o diâmetro do balão já atingiu 18 pés, e que este estaria com apenas 1 pé a menos do que o seu diâmetro máximo. Neste momento, ele se encontrava a 90.000 pés (27.000 m) de altura. Após 70 minutos do lançamento, ele finalmente estoura a uma altura de 100.000 pés (30.000 m). Com 19 pés (5,7 m) de diâmetro, calculei o volume final (Vf ) do balão, e encontrei Vf = 24 m³.

Temperatura inicial ( Ti ), e Temperatura final ( Tf )
Estimei em 27 °C (300K), a temperatura inicial ( Ti ) do gás, no momento do lançamento.
Usei a temperatura final ( Tf ) de - 60 °C (213K), lá no local de máxima altitude atingida pelo balão, pois este foi um valor estimado pelos realizadores, e que é citado no vídeo.

Pressão inicial ( Pi ) e Pressão final ( Pf
O meu objetivo era obter através da fórmula de transformação gasosa, um valor da pressão lá em cima ( Pf ), para comparar com a pressão aqui na superfície( Pi ).

                        Pi  .  Vi     =     Pf  .  Vf
                             Ti                    Tf

  Substituindo os valores:
                       Pi  .  0,5    =    Pf  .   24
                           300                   213

obtive                       Pf  =  0,02 . Pi   

Ou seja, a pressão lá em cima seria aproximadamente 2 centésimos da pressão daqui da superfície.

Gráfico comparativo
Para comparar, encontrei o gráfico dado nesta página da Wikypedia.

Pode-se verificar através dele, que a 30.000 metros (30 km), exatamente no momento em que o balão estoura e começa a descer, a pressão corresponde a 10 mbar (milibárias), aqui na superfície, ela corresponde a 1.000 mbar.
A pressão lá em cima seria, então, 1 centésimo da pressão na superfície da Terra. Bem próximo do valor calculado pela fórmula.
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Hidroelétrica de Belo Monte: um mal necessário?

No dia 26 de Janeiro de 2011, o IBAMA (Instituto Brasileiro do Meio Ambiente e dos Recursos Naturais Renováveis), concedeu autorização para que o consórcio Norte Energia S.A. instalasse o canteiro prévio para as obras da construção da usina Belo Monte, no rio Xingu, no estado do Pará.
A histórica polêmica sobre esta hidroelétrica, que já dura duas décadas, tem colocado o governo brasileiro e os ambientalistas em constantes embates, algumas vezes exacerbados. A foto, de 1989, mostra a índia Tuíra, colocando o facão no rosto de Muniz Lopes, na época, diretor da estatal Eletronorte, num gesto de advertência, durante o 1º Encontro dos Povos Indígenas do Xingu. 
A índia Tuíra, colocando o facão no rosto do diretor da Eletronorte, Muniz Lopes.
A posição do Governo
Quando era ministra das Minas e Energia do governo Lula, em 2002, Dilma Rousseff já defendia a construção de Belo Monte, alegando que o motivo principal seria suprir a demanda de energia elétrica, possibilitando o crescimento do país. O questionamento que fazem os ecologistas é se este seria realmente o motivo principal da construção da usina, e supondo-se que assim fosse, como isto poderia justificar os inúmeros impactos ambientais gerados, principalmente devido ao alagamento de áreas ocupadas pelos povos indígenas e comunidades ribeirinhas.

Minhas dúvidas
Eu confesso que depois de conhecer os vários argumentos, tanto por parte dos que defendem, quanto dos que condenam a obra, tive uma percepção de que muitos deles são bem convincentes, o que talvez explique o surgimento de tantas e tão arraigadas opiniões diferentes. É que neste caso, trata-se de um projeto que abrange diversos interesses, envolvendo uma complexidade muito grande de elementos técnicos, políticos, históricos, sociais, étnicos, culturais, entre outros.

O professor Osvaldo Sevá (foto) da Faculdade e Engenharia Mecânica da Unicampferrenho opositor da construção de Belo Montepelo seu vasto currículo e histórico de práticas em defesa do meio ambiente, deixa claro que, neste assunto, é indiscutivelmente uma autoridade respeitável e confiável.
Para ele, o governo atual estaria tentando iludir a sociedade, usando como artifício, a propagação de um falso risco de desabastecimento de energia. Na opinião do professor, se melhorássemos as linhas de transmissão e a eficiência dos sistemas fornecedores de energia já existentes, poderíamos dispensar a construção de grandes usinas como Belo Monte.

Minha opinião
Considerando, dentre tantos, apenas estes poucos problemas que coloquei acima, também acho que a construção da usina poderia ser evitada, se os governos brasileiros anteriores tivessem investido fortemente em educação e ciências, possibilitando o surgimento de novas tecnologias nacionais que pudessem viabilizar economicamente os equipamentos necessários ao funcionamento das fontes alternativas, notadamente as eólicas e solares. Talvez assim não estivéssemos precisando agora brigar internamente para preservar os direitos dos povos indígenas, que estão sendo ameaçados por estes projetos, e assim as grandes hidroelétricas se tornariam realmente, aí então, um mal desnecessário.


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Supercomputador Tupã: evitando tragédias.

No final de 2010, o INPE inaugurou o Tupã (foto), um supercomputador encarregado, dentre outras tarefas, de agilizar e refinar os cálculos meteorológicos no nosso país, a fim de elaborar o mais rapidamente possível uma previsão mais exata dos locais de formação de tempestades, bem como do grau de intensidade das chuvas associadas a estes temporais.
Após a atual fase inicial de testes, espera-se que o sistema contribua mais efetivamente para que se possa evitar, ou pelo menos amenizar, os terríveis efeitos de tragédias como as que ocorreram na região serrana do Rio de Janeiro, e também as que têm causado grandes perdas humanas e materiais em outras localidades do Brasil ao longo dos anos.

Deus?
O nome Tupã, dado ao equipamento, faz referência à mitologia indígena brasileira. Lendo aqui percebemos que Tupã não representa um deus de fato. Originalmente, na língua tupi-guarani, esta palavra significa trovão, e estaria relacionada ao som provocado por um deus indígena, provavelmente em um momento de ira.

Velocidade
A velocidade de processamento dos computadores pode ser medida em flops, floating point operations per second (operações de ponto-flutuante por segundo), mas quando ela é muito alta, é comum o uso de prefixos, simbolizando múltiplos de flops. Veja na tabela:
Os mais utilizados são:
Megaflops (Mflops)
Gigaflops (Gflops) 
Teraflops (Tflops) 
Petaflops (Pflops).


A Máquina
O Tupã é na verdade um equipamento Cray XT6, produzido pelos EUA, e comprado pelo Brasil por R$ 50 milhões, através de financiamento feito conjuntamente pelo Ministério da Ciência e Tecnologia, e pela FAPESP.
O sistema é capaz de trabalhar com velocidade de até 258 TflopsPara efeito de comparação, um bom computador caseiro opera com pouco mais de 100 Gflops. A velocidade do Tupã, portanto, é 2.580 vezes maior do que as máquinas domésticas.

Ranking mundial
De acordo com lista divulgada em novembro de 2010, do Top 500 da Supercomputação, que relaciona os equipamentos mais rápidos do mundo, o Tupã ocupava a 29ª posição. Essa é a mais alta colocação já alcançada por uma máquina instalada no Brasil.

Esperança
Espero que as previsões meteorológicas no Brasil melhorem realmente a partir do incremento de novas tecnologias como esta, mas devemos lembrar também que tais medidas, se forem tomadas isoladamente, sem concomitantes práticas de regulamentação das ocupações em áreas de risco, não terão os resultados desejados para que se possa evitar tragédias do tipo que foram presenciadas no Brasil.
Fontes:
http://g1.globo.com/tecnologia/noticia/2010/11/supercomputador-instalado-no-brasil-e-o-29-mais-poderoso-do-mundo.htm

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A última entrevista de Carl Sagan

Hoje o blog INFRAVERMELHO faz aniversário. Exatamente há dois anos publiquei o meu primeiro post, o qual fiz questão de dedicar à série Cosmos, de Carl Sagan, que faleceu em 20 de Dezembro de 1996, aos 62 anos de idade, depois de uma batalha de dois anos contra uma grave doença na medula óssea denominada mielodisplasia.
Resolvi então homenageá-lo mais uma vez, colocando aqui a última entrevista deste cientista, feita em 27 de maio de 1996, quando ele já estava um pouco debilitado devido ao tratamento da doença, mas ainda bastante esperançoso. Nela ele defende com veemência as mesmas ideias que o tornaram famoso, demonstrando respeito às atitudes de algumas religiões que incluem a moralidade em tratar com compaixão os menos afortunados entre nós, mas enfatizando também os problemas criados quando elas resolvem ditar regras e questionar, ou até mesmo desprezar, certas descobertas e avanços da Ciência, a partir do que definem como o que deve ser aceito tão somente pela fé.
Sagan comenta sobre o seu livro, O Mundo Assombrado Pelos Demônios, critica as pseudociências e a falta de conhecimentos básicos sobre Ciências demonstrados por boa parte dos jovens (e adultos) dos Estados Unidos, e enfatiza o perigo representado quando alguns políticos também não procuram adquirir e valorizar estes conhecimentos. Creio que não preciso nem dizer que aqui no Brasil o quadro não é muito diferente. Em 2010, jovens vinham me perguntar sobre os "efeitos quânticos" das pulseiras do equilíbrio que eles haviam comprado, e outros demonstravam acreditar em previsões de um “polvo vidente" usado na Copa do Mundo de Futebol. 
Em fevereiro de 2009, o senador Marcelo Crivella, parente do bispo Edir Macedo, criticou na tribuna do Senado (leia aqui  na íntegra) os que defendem a Teoria da Evolução das Espécies, de Darwin.
Um certo professor da UnB, que neste artigo da Folha.com diz que gostaria que houvesse um maior investimento do setor público no estudo que a universidade faz sobre possíveis discos voadores e efeitos paranormais. Conheço também particularmente alguns colegas professores que acreditam fervorosamente em energias liberadas dos chacras, de alguns tipos de pedras, e das pirâmides.
Desta forma, acho que a mesma preocupação que Sagan tinha em 1996, deva também ser evidenciada igualmente nos dias de hoje. Assistam:





Espero continuar divulgando e mostrando aqui que a Ciência, apesar de muitas vezes decepcionar a nossa histórica queda em acreditar nos milagres e no fantástico sobrenatural, se revela como o caminho mais seguro em busca do avanço da humanidade.


Agradeço a todos que de alguma forma contribuiram, apoiando o meu trabalho neste dois anos do INFRAVERMELHO.
E agora, um presente de aniversário para o blog:
O livro  O Mundo Assombrado pelos Demônios (em pdf)     
Clique aqui  para ler
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