Recesso de de fim de ano

(compromissos das festas de fim de ano)x(arrumação e planejamento para 2009)X (maldita Telefônica que não conserta nunca minha conexão CONSERTOU!) = (próximo post só na primeira semana útil de 2009)
Boas Festas!
Abraço,
Igor

O dia em que o Universo quicou

A New Scientist da semana passada publicou uma reportagem sobre minha teoria quântica da gravidade favorita e suas implicações para a natureza do big bang.

Minha reação foi de pura nostalgia, pois a reportagem é uma atualização de um dos meus primeiros textos de divulgação científica, “o dia que o universo quicou“.

Desde que o entrevistei em 2006, Abhay Ashtekar e sua turma fizeram progressos, mas ainda falta o essencial. Eles precisam trabalhar a teoria até conseguirem fazer previsões que possam ser testadas por observações astronômicas.

Por que a Loop Quantum Gravity é minha favorita? O motivo é puramente sentimental. Em 1993, com treze anos de idade, li em uma extinta revista de divulgação científica em português uma adaptação da reportagem Loops of Space, escrita por  Marcia Bartusiak, que contava a história de como Ashtekar, junto com Carlo Rovelli e Lee Smolin formularam a LQG. Foi minha introdução ao espaço-tempo curvo, ao mundo quântico, às questões apaixonantes da física contemporânea e também ao bom jornalismo científico…

      

Fotos de sonhos, do cérebro direto para o computador

Um novo software capaz de “ler” uma imagem extremamente simples gerada na mente de uma pessoa faz neurocientistas sonharem com o dia em que poderão “escanear” nossa imaginação.

Clique na imagem, para ver de onde tirei a figura. Colocaria os créditos se soubesse ler japonês...

Uma equipe de pesquisadores japoneses publicou dia 10 de dezembro no periódico Neuron um estudo que virou manchete na TV japonesa.

A New Scientist fez uma reportagem a respeito, que a Folha de S.Paulo publicou traduzida na sua edição impressa de ontem. Surpreedentemente, nenhum portal de ciências brasileiro falou do estudo…

Esse estudo foi feito, para variar, observando a atividade dos neurônios de pessoas com a cabeça enfiada em uma máquina de fMRI–“imageador por ressonância magnética funcional”. O fMRI funciona emitindo um campo magnético que provoca uma resposta magnética das moléculas que carregam o oxigêncio pelo sangue, as hemoglobinas. A resposta da hemoglobina ao campo magnético muda se ela está carregando oxigênio ou não. Os neurônios em atividade, gastam mais oxigênio. Assim, registrando o contraste do fluxo de sangue com ou sem oxigênio, o fMRI observa em quais áreas do cérebro os neurônios estão mais ativos.

Em estudos anteriores mostraram que uma certa região do cérebro se ativa quando uma pessoa enxerga uma certa categoria genérica de objetos. Há uma região ativada só quando se vê rostos de gente. Outra região quando se vê uma casa, e assim por diante. Por uma dessas imagens de fMRI, portanto, um neurocientista podia adivinhar se a pessoa tinha visto a foto de um rosto ou de uma casa.

Em em vez de adivinhar categorias genéricas, em março deste ano, pesquisadores da Universidade da Califórnia, em Berkeley, conseguiram dar um passo além, adivinhando imagens específicas. Primeiro, os pesquisadores registraram imagens de fMRI de voluntários enxergando uma série de figuras. Em seguida, mostraram aleatoriamente aos mesmos voluntários um grupo de novas figuras. Usando um programa de computador para comparar as primeiras imagens de fMRI com as da nova série, os pesquisadores conseguiram adivinhar que figuras os voluntários tinham visto.

O novo experimento dos japoneses foi mais que um exercício de adivinhação. Os pesquisadores reproduziram em computador a imagem que os voluntários tinham na mente quando viam as figuras.

Primeiro, os voluntários prestavam atenção em figuras muito simples, todas feitas de uma matriz 10 por10 de quadradinhos pretos e brancos aleatórios. Cada figura era mostrada por 12 segundos, enquanto a máquina de fMRI registrava a atividade dos neurônios do córtex visual. Analizando as imagens de fMRI, os pesquisadores decifraram como cada quadradinho das figuras era representado pelos neurônios.

Vale lembrar que uma rede 10 por 10 de quadradinhos pretos ou brancos pode assumir  2100 padrões diferentes! Bastou, porém, que os voluntários exergassem apenas 400 imagens, para que o programa de computador obtivesse toda a informação necessária para “enxergar” cada quadrado preto ou branco nas imagens de fMRI.

Os pesquisadores conseguiram decifrar os padrões dos neurônios porque se concentraram na etapa inicial do processamento das imagens. Como explica o neurocientista do blog Neurophilosophy, o cérebro analisa o estímulo visual em etapas sucessivas. Um primeiro conjunto de neurônios cuida de características mais “grosseiras” como contraste claro e escuro e contornos. Os sinais desses primeiros neurônios são mais fáceis de analisar. É por isso que os pesquisadores usaram figuras de contraste e contornos extremamente simples.

Outra peculiaridade do córtex visual que os pesquisadores exploraram foi a de que partes adjacentes de uma imagem são codificadas em neurônios adjacentes, pelo menos nas etapas iniciais do processamento da imagem pelo cérebro.

Na segunda etapa do estudo, os mesmos voluntários voltaram para a máquina de fMRI e ali viram figuras inéditas, com os padrões de quadradinhos formando símbolos ou letras. Um programa de computador “treinado” a partir das imagens anteriores de fMRI, foi capaz de transformar as novas imagens de fMRI nas figuras dos símbolos que os voluntários enxergavam.

Um dos autores do estudo, Yukiyasu Kamitani disse que à medida que a resolução das máquinas de fMRI aumenta, também vai melhorar a resolução da imagens extraídas da mente. Com a mesma técnica, sua equipe  planeja captar outros estímulos sensoriais como cores. Outro próximo passo seria reconstruir imagens de sonhos, que são também processadas no córtex visual. Na reportagem da New cientist , um especialista sugere que no futuro essa tecnologia permitirá publicitários “escanearem” os desejos das multidões nas ruas para fazer “neuromarketing”…

Uma reportagem japonesa sugere que a invenção pode ser útil para artistas e designers expressarem sua imaginação. De fato, qualquer um poderia se tornar um artista mesmo sem saber desenhar. Quanto você pagaria por uma imagem imaginada e autografada por um sonhador profissional?

Deixando de lado os prospectos assustadores ou maravilhosos, essa pesquisa já é sensacional somente pelo fato da tal técnica de “combinação linear de imagens” ter funcionado para decodifcar a rede de neurônios. O sucesso sugere que, até certo ponto, o próprio cérebro usa essa técnica  para processar o estímulo visual. Tentando imitar o cérebro, aprendemos mais sobre ele.

Fontes:

Visual Image Reconstruction from Human Brain Activity using a Combination of Multiscale Local Image Decoders, Neuron 60 (5), 915-929

‘Mind-reading’ software could record your dreams (New Scientist)

Visual images reconstructed from brain activity (Neurophylosophy)

Scientists extract images directly from brain (Pink Tentacle, via Seed Daily Zeitgeist)

Ordens de Magnitude

Mais um achado na Wikipedia, em inglês. Procurando saber o quão forte é um campo magnético de 10 Tesla se comparado com campos magnéticos do dia-a-dia, achei uma série de entradas na Wikipédia com listas comparando as ordens de grandeza de vários quantidades: área, velocidade angular, dinheiro, dados, energia, freqüência, comprimento, campo magnético, massa, números, potência, pressão, densidade de energia específica, capacidade de calor específico, velocidade, temperatura, tempo e volume. LINK

Malcom Gladwell – um escritor cheio de idéias sobre idéias

Grandes idéias são raras? Quem cria essas idéias? Só os gênios, os jovens, os privilegiados? Têm certeza de que você sabe a resposta para essas perguntas?

Malcom Gladwell dedica artigos imensos e livros inteiros a essas questões e sobre como ganhar dinheiro com suas respostas. Grande idéia.

Em uma entrevista ao site Goodreads por ocasião do lançamento de seu novo livro, Gladwell fala de suas idéias sobre

Onde encontrar idéias:

The one thing I learned from all my years at The Washington Post is how social reporting is. It is really about talking to people, having people tell you things. That will always be the most efficient and useful way of finding out new and interesting things. You have to expose yourself to as many interesting people as you can. There’s no shortcut for that kind of process.


Se ser bem sucedido em algo depende de começar a fazer esse algo cedo na vida:

(…)you will only reach a level of mastery if you are willing to devote essentially 10 years to a particular discipline. There’s nothing special about when you devote those 10 years. Those 10 years can be between the ages of 40 and 50, or 60 and 70. It just so happens that many of us who achieve great things put in those 10 years early in life, but there’s nothing special about youth. Youth is not necessary for the process; what’s necessary is time and honest effort, which is heartening.


Escrever claramente:

There’s no idea that can’t be explained to a thoughtful 14-year-old. If the thoughtful 14-year-old doesn’t get it, it is your fault, not the 14-year-old’s. I think that’s a very important fact. LINK

Aê CNPqê, se liga no rap do LHCê

Bem, todo mundo já viu o incrível rap do LHC, certo?

A autora dessa jóia, Kate McAlpine, trabalha como jornalista e webmaster para o site de um dos experimentos do LHC, o detector ATLAS.

Na revista Symmetry de novembro, McAlpine conta como convenceu seus superiores a deixá-la  filmar  nos túneis do LHC. Ela comenta como o papel da divulgação cientiífica é subestimado pelas agências financiadoras de ciência.

Notem que o rap do LHC não foi obra de um pesquisador com falta do que fazer em seu tempo livre. Foi o projeto de uma profissional especializada em comunicar ciência, bacharel em física e letras, contratada a longo prazo por uma instituição que entende que

Comunicação é vital para um campo de pesquisa que requer grandes investimentos de dinheiro público. Para continuar financiando essa pesquisa interessante e útil, precisamos de cidadãos e políticos cientificamente conscientes. Precisamos continuar a produzir informação em um nível que pessoas sem um treinamento especializado possam entender, apreciar, e quem sabe até dançar. LINK

Clube de ciências mostra invenções em encontro internacional

Lançamento do balão do Clube de Ciências Quark, dia 05. Crédito: Lucas Lacaz Ruiz.

Os estudantes de ensino médio Suny Watanabe e Ralf Gunter se preparam para viajar do vale do Paraíba para o Vale do Silício. A dupla vai apresentar um foguete e um balão meteorológico construídos em seu clube de ciências, em uma reunião internacional de mais de 14 mil cientistas profissionais em San Francisco, EUA, dia 18 de dezembro.

 

 A reunião é promovida pela AGU (União Geofísica Americana), associação que congrega 500 mil pesquisadores de 130 países de física aplicada às ciências da Terra e de outros planetas. Uma das sessões do encontro chama-se Bright STaRS (estudantes brilhantes treinados como pesquisadores científicos).

 

“A idéia é  ter estudantes de high school fazendo pesquisa de verdade com um cientista e apresentá-la em uma conferência”, explicou Inés Cifuentes, coordenadora do Bright StaRS.

 

Os meninos de São José dos Campos (SP) apresentarão pôsteres junto com doze outras equipes de escolas dos arredores da baía de San Francisco, orientadas por pesquisadores da Universidade da Califórnia em Berkeley, da Universidade de Stanford e de outras instituições científicas nos arredores de San Francisco.

 

A participação no congresso é iniciativa de Marcelo Saba, pesquisador do Inpe (Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais), que fundou o “Clube de Ciências Quark“, em 1994.

Saba submeteu os projetos do clube a Cifuentes. “Ela ficou empolgadíssima e nos convidou”, ele contou.

 

A maior parte das despesas da viagem será paga com duas bolsas de 950 dólares concedidas pela  AGU. O restante será bancado pelo colégio e os pais.

Como funciona o clube

 

O clube Quark funciona em um prédio na cidade de São José dos Campos, misto de residência para pesquisadores universitários, onde Saba mora, e centro cultural ligado à organização religiosa Opus Dei. “É um pessoal católico, inofensivo”, disse Watanabe, brincando com a fama da organização. 


Oficina do Clube de Ciências Quark. Crédito: Igor Zolnerkevic

 

Meninas não entram no clube, explica Saba, por conta da “educação tradicional cristã” separada para cada gênero. Existe outro centro na cidade ligado a Opus Dei exclusivo para mulheres, mas onde não há um clube de ciências.        

 

Junto com outros pesquisadores voluntários, Saba orienta uma dezena de rapazes vindos de escolas da região, que se reúnem por duas horas aos sábados à tarde para realizarem dois projetos a cada ano.

 

O clube é mantido por contribuições dos estudantes e patrocínio de suas escolas. “As escolas vêem no clube uma forma de divulgar o nome delas em competições como a Febrace [Feira Brasileira de Ciências e Engenharia]”. O Quark coleciona medalhas de primeiro lugar na Febrace e em outras competições. Não é a primeira vez que seus sócios são convidados para eventos internacionais.

Coleção de troféus e medalhas do Clube Quark. Crédito: Igor Zolnerkevic

Foguetes e balões

 

Gunter, que está no Quark há apenas alguns meses, se dipôs a apresentar o projeto do foguete “Frank” (de Frankenstein), desenvolvido pela turma do ano passado. Feito de partes de projetos anteriores, o Frank foi o primeiro foguete do clube a ser lançado com sucesso. Saba espera que a turma do ano que vêm acrescente uma carga útil ao foguete, como uma câmera para tirar fotos aéreas.

 

Watanabe freqüenta o Quark há um ano e meio. Ele mostrará aos americanos como construiu com mais quatro colegas um balão que sobe até 800 metros, mede a temperatura do ar durante o vôo, tira 50 fotos e faz um vídeo da decolagem.

Foto aérea tirada do balão do Clube Quark, durante

lançamento nas instalações do Inpe, em Cachoeira

Paulista. A maioria das fotos saiu desfocada porque

a esfera contendo a carga do balão girava. Instalar um

leme para estabilizar a esfera será um dos desafios da

próxima edição do projeto. Crédito: Clube de Ciências Quark

 

O balão não tem nada de muito high tech. Oito bexigas de festa cheias de gás hélio fazem subir no ar uma esfera oca de isopor contendo todo o equipamento. Um microchip de R$ 12 programado pelos próprios estudantes coordena o funcionamento do termômetro elétrico, de duas câmeras digitais simples e do sistema genial de aterrissagem: uma resistência elétrica de chuveiro que, ao esquentar, corta as cordas de seis das oito bexigas. Assim, o balão cai suavemente, sustentado pelas duas bexigas restantes, enquanto uma sirene que ajuda na localização do balão é ligada.

 

O lançamento do balão aconteceu  nas instalações do Inpe, em Cachoeira Paulista. Watanabe e seus colegas compararam as fotos tiradas pelo balão com imagens do Google Earth para calcularem a altura e a trajetória do instrumento.   

Trajetória do balão em imagem de satélite do Google Earth. Crédito: Clube de Ciências Quark

 

Aprendendo na prática

Para criar o balão, os alunos não precisaram mais do que o currículo básico de ciências do ensino médio: trigonometria para calcular distâncias, física e química de gases e conceitos básicos de eletrônica. “O projeto dá a oportunidade de mostrar ao aluno a utilidade do que ele aprende na escola”, explica Saba.

 

Embora Saba esteja mais interessado em como os experimentos contribuem na formação dos estudantes, o projeto do balão chegou a interessar indústrias da região do Vale do Paraíba, querendo usá-lo para medir o perfil de temperatura do ar para controle de poluição, em vez de usar balões padrões mais sofisticados que chegam a alturas além da necessária e custam em torno de R$ 2.500.

 

O espírito do clube de ciências de encontrar soluções com material de baixo custo também contagiou a pesquisa que Saba conduz no Inpe. “Um pesquisador americano que nos visitou ficou surpreso com o espelho esférico no topo da torre que uso para observar relâmpagos”, contou Saba. “O espelho é uma calota de roda de fusca.”

Essa é a versão original da reportagem que saiu hoje na Folha de S. Paulo.

Anã marrom nasceu para ser estrela fracassada

UPDATE: Graças à Bia do Big Bang Blog , aprendi que mais um chavão da divulgação científica em astronomia está incorreto. Anãs marrons podem não emitir aquele banho de luz visível, mas elas emitem luz infravermelha, gerada da transformação de hidrogênio leve em hidrogênio pesado (deutério). Anãs marrons, portanto, podem sim ser consideradas estrelas.Ou não? Será um debate do tipo “Plutão não é planeta”?

“Era uma vez uma bola de gás gigante que queria brilhar na vida, mas que viveu infeliz para sempre como um Júpiter gordo e frustrado convertendo hidrgênio em deutério”, parece um epitáfio apropriado para corpos celestes que são um meio termo entre planeta gasoso e estrela–as anãs marrons.

Agora, uma equipe de astrônomos da Espanha, EUA e Taiwan fez uma descoberta que sugere que, para pelo menos algumas anãs marrons, essa triste história faz sentido.

Representação artística da anã marrom ISO-Oph 102 acretando gás de um disco em volta dela e liberando  parte em dois jatos. O gás ejetado se choca com o meio interestelar formando os arcos de choque em azul. Crédito: ASIAA


Com a rede de rádio-telescópios Smithsonian’s Submillimeter Array, os astrônomos observaram
a anã marrom ISO-Oph 102. Eles notaram as ondas de rádio emitidas pela vibração de moléculas de monóxido de carbono (CO). Comparando com imagens da mesma anã marrom do telescópio espacial infravermelho Spitzer, da Nasa, descobriram que as moléculas de CO eram expelidas em dois jatos de gás, cada um saindo de um dos pólos de rotação da anã.

Acontece que esses jatos são muito parecidos com os jatos de estrelas jovens ainda em formação, como as estrelas T Tauri. É a primeira vez que se vê jatos assim saindo de uma anã marrom.

Anãs marrons são esferas de gás com massa entre 15 a 75 vezes a de Júpiter, o maior gigante gasoso do Sistema Solar. Sua massa é enorme comparada com a dos planetas, mas pequena se comparada com a das estrelas. Se as anãs marrons mais massivas fossem um pouquinho  mais gordas, teriam gravidade o suficente para espremer o gás em seu núcleos até brilharem com a energia da fusão nuclear, como fazem as estrelas. As anãs marrons são vistas, portanto, como projetos de estrela fracassados por falta de recursos.

Ainda não se sabe se as anãs marrons nascem como os gigantes gasosos, da formação de um núcleo rochoso que em seguida acumula gás, ou  se nascem como as estrelas, do colapso gravitacional de uma núvem de gás.

Os jatos de ISO-Oph 102 sugerem que pelo menos essa anã marrom nasceu como uma estrela. Os jatos saindo da ISO-Oph 102 parecem uma versão em miniatura de jatos vistos em estrelas em formação. A massa total de gás dos jatos dessa anã marrom é 1000 vezes menor e a taxa de gás saindo é 100 vezes menor que a dos jatos de protoestrelas.

A medida que a nuvem interestelar se contrai pela força de seu próprio peso, o gás cai espiralando em direção do centro da anã marrom. Esse gás cai girando em um disco em torno da ISO-Oph 102. Um pouco do gás acumulado é lançado na forma de um par de jatos bipolares. O gás ejetado pelos pólos de rotação leva consigo parte da energia de rotação e faz a anã marrom girar mais devagar e assim acumular mais gás do disco.

Os astrônomos também encontraram evidências de que cristais estão se formando no disco ao redor da anã marrom. Ao eliminarem o excesso de gás no disco, os jatos podem favorer a formação de planetas rochosos a partir desses cristais, especulam os astrônomos.

Anã marrom, seu disco de acreção e jatos bipolares, em ilustração de David A. Aguilar (CfA)


Fontes:

Arco-íris rubro em Joinville (França)

Uma foto maravilhosa de arco-íris ao pôr-do-sol, em Joinville, na França. No poente, os raios de Sol atravessam um trecho maior da atmosfera. As moléculas do ar espalham a luz, principalmente os tons azulados, sobrando apenas os avermelhados. Foto selecionada pelo Earth Science Picture of the Day, dia 15 de outubro. Crédito: Rudolf Wehrung.

 

Físico freelancer? Astrônomo autônomo?

Quer mandar o instituto, a universidade, a agência financiadora e o editor de periódico para o inferno e fazer a sua pesquisa científica com liberadade total? Pergunte ao físico surfista Garrett Lisi como ele consegue.

Radicado em Maui, Havaí, Lisi não pertence a nenhuma universidade e publica seus artigos no ArXiv, sem submetê-los a nenhum periódico. Banca sua pesquisa em física teórica com de bolsas de fundações privadas, como Theiss Research, FQXi e Sub Meta.

Em entrevista publicada na Seed Magazine, Lisi diz que, após seu doutorado, se afastou do mundo acadêmico tradicional, por se interessar em unificar a relatividade geral com a teoria quântica de campos, mas preferir uma abordagem diferente da teoria das supercordas, predominante nos institutos de física. Lisi reclama também dos preços exorbitantes dos periódicos científicos e defende um novo sistema de publicação por pares, colaborativo, sem atravessadores, via internet. O físico, que foi destaque na imprensa ano passado por conta da propaganda exagerada sobre a sua “teoria de tudo”, sonha em criar no futuro uma rede de “Science Hostels”–mistos de pousada e instituto de pesquisa, para cientistas viverem e trabalharem nos lugares mais bonitos da Terra.

Autônomos como Lisi, existem aproximadamente 200 astrônomos “freelancers” nos EUA, segundo reportagem do site Nature Jobs. Esses astrônomos trabalham em casa, sem vínculo nenhum com universidades. Para conseguirem bolsas de estudo da Nasa e da NSF, se filiam a organizações como o Space Science Institute e o Planetary Science Institute, dedicadas a gereciar os pedidos de bolsas de pesquisadores independentes. Um arranjo desses só é possível nos EUA.

A vida de freelancer tem suas vantagens (mais liberdade na pesquisa e mais tempo com a família) mas não é um mar de rosas. Sem uma universidade por trás, fica difícil o acesso aos observatórios e a estudantes de pós-graduação para orientar.

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