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O caso MOND e a Matéria Escura – Duas ‘teorias’ e duas formas de encarar um problema

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Na cosmologia moderna, uma das mais intrigantes descobertas é que a matéria comum (de cunho ordinário) pode não ser responsável por fenômenos, como aceleração do universo, rotação de galáxias etc.

É como se o universo tivesse mais massa do que o detectado por padrão.

De fato ao se tentar metodologias para determinar a massa do universo existe uma discrepância entre resultados, em relação ao resultado gravitacional: o universo, repito, parece ter mais massa do que parece.

A rotação de galáxias é um dos exemplos que sofrem com este efeito ao ser efetuada uma medição. Por este motivo os cientistas elaboraram uma teoria em que a maioria da massa do nosso universo é de uma origem estranha, não bariônica (bárion, partículas de matéria convencional, dotadas de três quarks). Esta matéria estranha seria denominada Matéria Escura.

A matéria escura seria um tipo de matéria que tem influência gravitacional nos corpos, mas não seria detectada de forma tradicional como a matéria convencional (bariônica).

Ela não emite nem reflete luz, por isso, não brilha como uma estrela. Basicamente, a matéria escura não pode ser vista – os cientistas conseguem apenas imaginar onde ela está com base nos efeitos gravitacionais do que eles podem ver. (Site: How Stuff Works, ver link).

Esta matéria seria detectada, por efeitos gravitacionais discrepantes (rotação de galáxias não condizentes com a predição de teorias atuais), dentre outros meios.

M104 - Galáxia do sombrero

M104 - Galáxia do sombrero.

Pensemos de forma bem hipotética: suponhamos que nossas teorias tragam a predição de uma rotação x em determinadas galáxias, então algumas medições mostram uma certa discrepância.

Os astrônomos têm duas maneiras para determinar quanto de matéria preenche o Universo. Eles somam tudo que vêem. E medem a velocidade de movimento dos objetos visíveis, aplicam as leis da física e deduzem quanto de massa é necessário para gerar a gravidade que retém esses objetos. Desconfortavelmente, os dois métodos dão diferentes respostas. a maioria dos astrônomos conclui que alguma massa invisível se esconde lá fora – a alusiva matéria escura. (Milgron, Mordehai. In: Scientific American Brasil, Ano 2, nº 17, outubro 2003).

O que podemos conceber? As leis e teorias atuais estão erradas? Existe a necessidade de estabelecer a existência de uma determinada matéria?

Para alguns cientistas (ao analisar resultados diversos de diversos métodos que vão desde o efeito gravitacional até investigações em raios-x de objetos astronômicos) torna-se patente estabelecer a existência de uma matéria. O problema está em estabelecer qual a sua natureza.

Não é ilícito desconfiar da existência de um ente teórico. Este é um trabalho puramente científico. Por exemplo: antes da descoberta do DNA sabia-se que características genotípicas têm uma certa transmissão, mas qual seria a base bioquímica para tal? Podería-se suspeitar sobre a existência de um mecanismo bioquímico embora não se conhecesse corretamente.

Ao estabelecer que existe uma matéria, que influencia gravitacionalmente, mas não se conhece sua natureza; pode-se hipotetizar que ou pode ser resultado de matéria convencional que não é capaz de refletir luz, embora tenha efeito gravitacional (no caso de estudos com raios-x) ou é uma matéria totalmente nova. Nesta segunda perspectiva, se imaginarmos que possa estar correta, há uma fascinante alternativa de uma nova matéria a ser estudada que não seria de cunho convencional (se ela existir, o Universo é composto mais por este tipo de matéria do que pela tradicionalmente já conhecidano qual).

Entretanto pensemos da seguinte forma: se eu estiver complicando e incluíndo entes não necessários e criando uma matéria que não existe?

Espero que se torne claro o sentido deste artigo: quero enfatizar que na ciência existem, muitas vezes ao mesmo tempo, o desenvolvimento de dois tipos de visão; a visão de que determinadas informações (empirias) podem representar uma variação na teoria geral estabelecendo uma nova teoria (como a que prediz a matéria escura), ou uma outra que motiva a revisão de leis estabelecidas por uma teoria já existente como é o caso da MOND.

A MOND (Modified Newtonian dynamics, ou Dinâmica Newtoniana Modificada) é uma tentativa teórica em alterar a segunda lei de Newton, que trata sobre a aceleração. Nesta alternativa não seria, a priori, necessária a existência de uma matéria escura.

a MOND ainda está em análise e existe ao mesmo tempo no qual as pesquisas sobre a matéria escura progridem de forma voraz. Aparentemente a teoria da matéria escura está bem mais aceita que a MOND, embora esta tenha uma boa faixa de acerto em relação a rotação de galáxias.

Poderíamos nos perguntar: já que estas duas imagens de natureza e de ciência estão em conjunto, a ponto de existirem pesquisas como a MOND e outra como a da matéria escura que procuram estabelecer o porquê das discrepâncias gravitacionais, onde é que está aplicada a navalha de Occam?

Ora na definição (de Navalha de Occam) encontrada na nossa enciclopédia livre é:

O princípio afirma que a explicação para qualquer fenómeno deve assumir apenas as premissas estritamente necessárias à explicação do fenómeno e eliminar todas as que não causariam qualquer diferença aparente nas predicções da hipótese ou teoria (NAVALHA DE OCCAM. In: WIKIPÉDIA, a enciclopédia livre. Flórida: Wikimedia Foundation, 2010. Disponível em: <http://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Navalha_de_Occam&oldid=18322289>. Acesso em: 11 jan. 2010.)

É lógico que a navalha de Occam pede que deixemos as explicações mais simples (e ao meu ver, mais elegantes) e não necessariamente simplórias (neste caso poderíamos ignorar a existência real de entes taxados como desnecessários). Parece que de fato uma aplicação leviana da navalha seria capaz de levar-nos a essa situação descrita como simplória, entretanto creio que uma interpretação fidedigna da navalha é para simplificar e não simplorizar.

Bem, voltemos a MOND e a matéria escura: será que realmente existe uma matéria escura, ou as discrepâncias que dão as pistas de sua existência são nada mais do que uma falha de nosso produto científico (no caso as leis)?

Será que simplificamos e aplicamos a navalha de Occam ao trabalhar com a MOND? Ou será que estamos deixando tudo mais simplório a ponto de ignorar a existência de uma matéria não bariônica?

Segundo o criador da MOND, Mordehai Milgom, a mudança de leis, como a sugerida pela MOND, já teria sido efetuada duas vezes na física newtoniana:

Essa modificação não existiria sem precedentes. Duas mudanças drásticas na física newtoniana já provaram ser necessárias. A primeira elevou a dinâmica newtoniana à teoria da relatividade – tanto a teoria especial (…) como a geral (…). A segunda levou à teoria quântica, que explica o comportamento de sistemas microscópicos e mesmo de sistemas macroscópicos em certas circunstâncias. (Milgrom, M. In:Scientific American Brasil, Ano 2, nº 17, outubro 2003   p. 22).

Segundo o mesmo, a MOND “reproduz observações chaves de galáxias com notável precisão” (Idem, p. 25).

Entretanto a MOND padece do problema de possuir uma característica ad hoc, ou seja sua alteração à lei newtoniana foi criada para explicar uma determinada discrepância.

A problemática aqui, neste artigo, é que um cientista que prefira trabalhar com uma ou outra possibilidade está no fim ligado a uma visão de natureza e de ciência. Talvez possamos fazer uma interpretação frouxa de paradigma neste caso (o que poderia sugerir a maior aceitabilidade da matéria escura em detrimento de uma correção, considerada ad hoc, de uma determinada lei).

Se voltarmos ao exemplo do quarto escuro dado em outro ensaio, podemos imaginar as duas possibilidades: da existência de x, ou da inexistência de x. Podemos estar criando uma definição de matéria onde não existiria ou estar ignorando a existência da mesma, ao adotar uma forma de visão de natureza e de ciência. Poderíamos nos perguntar, onde está a navalha? Na teoria que evita uma ente teórico adicional (matéria escura) ou na que evita uma alteração ad hoc?

Particularmente creio que na ciência cabe as duas possibilidades para geração de teorias e conforme o trabalho científico prosseguir a probabilidade de uma das duas ser falseada será maior, justificando uma outra.

Gráfico da correspondência de MOND com a curva de rotação de galáxias.

Gráfico da correspondência de MOND com a curva de rotação de galáxias. Retirado de http://www.astro.umd.edu/~ssm/mond/

Entretanto uma coisa gostaria de ressaltar: que embora uma ou outra seja corroborada, não nos dá uma fórmula geral para agirmos com a próxima bifurcação teórica (e em ciência existem muitas). Creio que os dois trabalhos são necessários para a geração de teorias, embora um dia há possibilidade de uma apenas sobreviver. Talvez seja sóbrio pensar, que as duas possibilidades não são ilícitas na ciência (alterar leis ou propor existências novas, desde que emparelhadas de um bom sistema metodológico para evitar abusos).

Embora uma ou outra seja mais aceita (como um possível resultado de si mesmas como teorias eficientes ou de paradigmas vigentes) é interessante que as duas continuem em consante desenvolvimento. Aumenta, assim, a riqueza da ciência: e apartir do momento que uma ou outra for falseada, estaremos, talvez, mais perto do que é tal como é no nosso Universo.

Arnaldo Vasconcellos

Astronomia, Ciência, Filosofia, Gerais, Teoria da Ciência, teoria do conhecimento , , , , , , , , , , ,

  1. 11, Janeiro, 2010 a 09:21 | #1

    Perfeito artigo. POsso levá-lo ao meu? (claro que com todos os créditos garantidos, links pra cá, e tudo mais).

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