Assunto:    Re: Pergunta sobre datação por idade
Data:       22 de agosto de 2006
Message-ID: ecdnb9$85b$1@skeeter.ucdavis.edu

AllanL escreveu:

[...]
> Um argumento bastante popular que continua a repetir-se em vários
> fóruns é que tais métodos exigem uma taxa constante de decaimento [...]

Deixe-me apenas abordar esta parte (copiando liberalmente de posts anteriores meus sobre o tema...).

Primeiro, a física do decaimento radioativo é bastante bem compreendida. No caso do decaimento alfa, o mecanismo subjacente simples é o tunelamento mecânico quântico através de uma barreira de potencial. Você encontrará uma explicação simples em qualquer livro-texto de mecânica quântica elementar; por exemplo, o Princípios de Mecânica Quântica de Ohanian tem um bom exemplo de decaimento alfa na página 89. O fato de que o processo é probabilístico e a dependência exponencial do tempo são consequências diretas da mecânica quântica. (A dependência do tempo é um caso da "regra de ouro de Fermi" -- veja, por exemplo, a página 292 de Ohanian.)

Uma computação exata das taxas de decaimento é, é claro, bastante mais complicada, pois requer uma compreensão detalhada da forma da barreira de potencial. Em princípio, isso é computável a partir da cromodinâmica quântica, mas na prática a computação é muito complexa para ser realizada no futuro próximo. No entanto, existem aproximações confiáveis disponíveis e, além disso, a forma do potencial pode ser medida experimentalmente.

Para o decaimento beta, a teoria fundamental subjacente é diferente; começa-se com a teoria eletrofraca (pela qual Glashow, Weinberg e Salam ganharam o Prêmio Nobel) em vez da cromodinâmica quântica. Para o decaimento gama, novamente é necessária a teoria eletrofraca. Em cada caso, no entanto, a física subjacente é bem compreendida.

Como descrito acima, o processo de decaimento radioativo baseia-se em propriedades bastante fundamentais da matéria. Em particular, para explicar idades isotópicas antigas em uma Terra jovem por meio de um decaimento acelerado, seria necessário um aumento de seis a dez ordens de grandeza nas taxas de decaimento.

Agora, as leis fundamentais da física, conforme as entendemos atualmente, dependem de cerca de 25 parâmetros, como a constante de Planck h, a constante gravitacional de Newton G, e a massa e a carga do elétron, e uma mudança nas taxas de decaimento radioativo exigiria uma mudança em uma ou mais dessas constantes. A ideia de que essas constantes podem mudar ao longo do tempo não é nova e, certamente, não se restringe aos criacionistas. O interesse por essa questão foi impulsionado pela "hipótese dos grandes números" de Dirac. O "grande número" em questão é a razão entre a força elétrica e a força gravitacional entre dois elétrons, que é cerca de 10^40; não há uma explicação óbvia de por que um número tão enorme deveria aparecer na física. Dirac apontou que esse número é quase o mesmo que a idade do Universo em unidades atômicas, e sugeriu em 1937 que essa coincidência poderia ser compreendida se as constantes fundamentais — em particular, a constante gravitacional de Newton G — variasssem conforme o Universo envelhecesse. A razão entre as interações eletromagnéticas e gravitacionais seria então grande simplesmente porque o Universo é antigo. Tal variação está fora da relatividade geral ordinária, mas pode ser incorporada por uma modificação bastante simples da teoria. Outros modelos, incluindo a teoria de Brans-Dicke da gravidade e algumas versões da teoria das supercordas, também preveem "constantes" físicas que variam.

Para ser franco, os físicos, em sua maioria, não estão interessados em argumentos criacionistas bobos. Mas eles estão interessados em questões básicas, como se as constantes físicas ou as leis mudam com o tempo — especialmente se tais mudanças forem propostas por um grande físico como Dirac. Como resultado, houve um grande esforço experimental para buscar tais mudanças. Um bom (técnico) resumo é fornecido por Sisterna e Vucetich, Physical Review D41 (1990) 1034 e Physical Review D44 (1991) 3096; uma referência mais recente é Uzan, Reviews of Modern Physics 75 (2003) 403, disponível eletronicamente em http://arxiv.org/abs/hep-ph/0205340. Entre os fenômenos que eles analisam estão:

• buscas por mudanças no raio de Mercúrio, da Lua e de Marte (estas mudariam devido a alterações na intensidade das interações nos materiais dos quais são formadas);
• buscas por mudanças de longo prazo ("seculares") nas órbitas da Lua e da Terra — medidas observando fenômenos tão diversos quanto eclipses solares antigos e padrões de crescimento de corais;
• dados de ranging para a distância da Terra a Marte, usando as naves espaciais Viking;
• dados sobre o movimento orbital de um pulsar binário PSR 1913+16;
• observações de isótopos de longa duração que decaem por decaimento beta (Re 187, K 40, Rb 87) e comparações com isótopos que decaem por mecanismos diferentes;
• o reator nuclear natural de Oklo (mencionado em outra postagem);
• buscas experimentais por diferenças na atração gravitacional entre elementos diferentes (experimentos do tipo Eötös);
• linhas de absorção de quasares (estrutura fina e desdobramentos hiperfinos);
• buscas em laboratório por mudanças na diferença de massa entre o méson K0 e sua antipartícula;
• buscas por evidências geológicas de decaimentos "exóticos", como o decaimento duplo beta do Urânio 238 ou o decaimento do Ósmio em Rênio por emissão de elétrons, que são impossíveis com os valores atuais das constantes físicas básicas, mas se tornariam possíveis se estas mudassem;
• comparações em laboratório de relógios atômicos que dependem de diferentes processos atômicos (por exemplo, estrutura fina versus transições hiperfinas);
• análise do efeito da variação de "constantes" na nucleossíntese primordial no Universo muito primitivo.

Embora não seja óbvio, cada uma dessas observações é sensível a alterações nas constantes físicas que controlam o decaimento radioativo. Por exemplo, uma mudança na intensidade das interações fracas (que governam o decaimento beta) teria efeitos diferentes na energia de ligação e, portanto, na atração gravitacional de diferentes elementos. Da mesma forma, tais mudanças na energia de ligação afetariam o movimento orbital, enquanto (de forma mais direta) mudanças nas intensidades das interações afetariam os espectros que observamos em estrelas distantes.

As observações são uma mistura de testes laboratoriais muito sensíveis, que não se estendem muito para trás no tempo, mas são capazes de detectar mudanças extremamente pequenas, e observações astronômicas, que são um pouco menos precisas, mas que olham para o passado. (Lembre-se de que os processos que observamos em uma estrela a um milhão de anos-luz de distância estão nos contando sobre a física de um milhão de anos atrás.) Embora qualquer observação individual esteja sujeita a debates sobre metodologia, os resultados combinados de um número tão grande de testes independentes são difíceis de contestar.

O resultado geral é que ninguém encontrou evidências de mudanças nas constantes fundamentais, com uma precisão de cerca de uma parte em 10^11 por ano. Existem algumas alegações recentes e controversas de evidências observacionais de mudanças em certas constantes (notadamente a "constante de estrutura fina") no Universo primitivo, mas estas são minúsculas e teriam efeitos mínimos nas taxas de decaimento radioativo.

Portanto, a ideia de que as taxas de decaimento poderiam variar o suficiente para fazer uma diferença significativa nas medições das idades é descartada experimentalmente.

Steve Carlip

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Assunto:    A defesa de um ateu da religião
Data:       15 de agosto de 2006
Message-ID: 1155662537.538859.306170@b28g2000cwb.googlegroups.com

[Não há muita chance de contribuir nestes dias, mas tive alguns momentos para escrever e publicar isso no meu blog, então pensei em compartilhá-lo aqui também, com o objetivo (como sempre) de provocar e, eventualmente, roubar as insights dos outros.]

A defesa de um ateu sobre a religião

Um argumento que frequentemente fiz e continuo a acreditar é que a proteção da biologia contra os ataques do criacionismo e seus descendentes (como o "design inteligente", por exemplo) será alcançada em grande parte através dos esforços de indivíduos religiosos que compreendem e fazem o caso pela coexistência pacífica entre fé e ciência.

Tem sido minha percepção que os teístas (especialmente os cientistas teístas) têm maior probabilidade de considerar profundamente os limites da ciência e da religião e compreender com particular clareza as limitações que cada um implica em relação à capacidade de comentar o outro. Isso é compreensível dada as interesses inerentes. São também esses indivíduos que, através de sua experiência com a fé, têm o prestígio necessário para ganhar uma medida de atenção daqueles tipos mais fundamentalistas que rejeitariam fontes menos simpáticas.

Assim, muitas vezes invoco nomes como Francisco Ayala e Kenneth Miller como autoridades confiáveis para uma investigação honesta de um anti-evolucionista. Além de citar essas pessoas como recursos úteis, também sugeri que seria útil para a defesa da ciência se pessoas como elas falassem com mais frequência e força. Teístas que defendem a ciência estabelecem um exemplo poderoso.

Bem, um evento recente convenceu-me de que a proposição inversa também é verdadeira. Provavelmente seria tão positiva uma contribuição para o debate se os ateus defendessem o valor da religião. Assim como os cientistas teístas podem aceitar que a ciência tem muito a oferecer ao mundo sem sacrificar sua fé, também acredito que a religião pode fazer uma contribuição positiva para a condição humana e ainda assim manter minha firme confiança na metodologia científica.

Deixe-me começar deixando claro o que quero dizer quando afirmo que sou um ateu. Uso a palavra entendendo plenamente que, para alguns, ela provoca conotações negativas. Estou disposto a viver com essas infelizes preconcepções, contudo, porque prefiro não aceitar a imagem intelectualmente sem coluna (injusto, é verdade) que acompanha a etiqueta - agnóstico. Como a aplico a mim mesmo, então, a designação ateu significa que, com base nas evidências disponíveis para mim, não encontro razão alguma para acreditar em uma divindade de qualquer tipo.

Uma conversa com um crente com quem tenho trabalhado recentemente deixou claro para mim que ele havia interpretado meu professado ateísmo como uma fé ativa na inexistência de deuses. Inferi isso não porque o sentimento foi comunicado de forma explícita, mas sim porque de sua sincera desculpa a mim após expressar uma noção religiosa dentro do contexto de nossa conversa. Em essência, ele percebeu que havia dito algo que (ele pensava) poderia ofender-me.

É claro que imediatamente assegurei a ele que não apenas não havia me ofendido, mas que era um assunto que eu bastante apreciava. Então ocorreu-me que o mesmo benefício duplo alcançado pelas declarações públicas de cientistas teístas - a tranquilização de que a ciência e a religião podem ser compatíveis, juntamente com uma compreensão aprofundada das limitações de ambas - poderia ser igualmente apoiado por não-teístas falando em defesa da religião.

Pelas mesmas razões pelas quais os cientistas de fé não são atormentados por dissonância cognitiva, sou capaz de sustentar que a religião pode ser uma empreendimento humano viável e valioso. As limitações epistêmicas de ambas as "formas de conhecer" impedem contradições fundamentais. A ciência é método. É uma ferramenta operacional para descobrir a realidade natural. Como tal, tem escopo limitado. A ciência pode comentar apenas sobre aquilo que pode ser observado e medido. Não há capacidade operacional dentro da metodologia da ciência para avaliação, muito menos rejeição, de ideias extra-naturais. E como a ciência nunca pode ser completa, nunca pode descartar possibilidades extra-naturais.

A teologia, na medida em que se baseia no extra-natural, lida substancialmente com a moralidade e a mensagem. Ela aborda preocupações humanas compreensíveis sobre a natureza de sua existência e, independentemente de a mensagem ser ou não suportada por evidências ou lógica, é capaz de oferecer consolo e direção a quem precisa. Por outro lado, quando a teologia propõe fazer afirmações sobre a natureza, que apenas a ciência está configurada para abordar efetivamente, ela deve estar preparada para ceder terreno. A crença em algo nunca será suficiente para demonstrar sua factualidade.

A ciência e a religião operam em esferas de influência distintas. Quando se encontram, como acontece de vez em quando, em colisão ou confluência, é devido aos preconceitos e concepções errôneas dos seres humanos, e não a qualquer compatibilidade ou contradição inerente.

Ao fazer o caso da religião a partir de uma perspectiva menos filosófica, parece-me claro que uma coisa que nenhum de nós, ateu ou teísta, deseja é que uma população massiva de humanos falhos e falíveis (como somos todos), que acredita não poder agir eticamente sem religião, tente fazê-lo. A última coisa que precisamos é de um grupo de pessoas que acreditam não ter bússola moral interna a correr soltas sem a sua externa.

Como ateus ou agnósticos, podemos sentir que um crente está equivocado ao aceitar coisas invisíveis, mas temos que reconhecer que a ciência, por definição, deixa o conjunto das coisas invisíveis sem abordar, e, consequentemente, de nenhuma forma refutada.

Se se aceita os métodos da ciência, aceita-se que o conhecimento é provisório — que se pode estar errado. Se é possível estar errado, mesmo sobre algo tão aparentemente fantasioso como um deus, então a crença em um deus existe como uma alternativa intelectual viva à filosofia provisória de um ateu. Uma aceitação, mesmo uma defesa entusiasta dessa alternativa viva, demonstra tanto a confiança intelectual para absorver e considerar ideias antitéticas às próprias, quanto a abertura para um universo que nunca será completamente conhecido.

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