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Palavra-chave: ciência

Um dos podcasts que acompanho é o Palavra Chave Podcast, do psicólogo
Fellipe Salgado, que oferece análises do cotidiano sob um ponto de
vista psicológico. Os assuntos são sempre relevantes e interessantes,
Fellipe demonstra saber o que fala e se esforça em fazer muita pesquisa,
e o podcast tem uma duração que acho ideal: cerca de 20 minutos, mais ou
menos o tempo de translado entre minha casa e a universidade. Perfeito.
Fica a dica.

O último episódio fala de ciência, inspirado na notícia de que o bóson
de Higgs, ou a partícula de Deus, rendeu o prêmio Nobel de Física aos
seus teóricos
. A partir daí, Fellipe traz algumas questões sobre o
“fazer ciência” e sobre o que a tal “verdade científica” significa.

Na qualidade de engenheiro, ou seja, “um cara das exatas” como gostam de
me chamar, gostaria de oferecer meu ponto de vista em dois pontos
principais. Repare que isso é minha opinião e não representa de maneira
alguma uma crítica ao Fellipe. Ele também é estudante de mestrado e sabe
que discordar faz parte.

Não existe Eureka

Fellipe pondera como o psicólogo de Peter Higgs (que deu nome ao bóson)
reagiria se seu paciente agora famoso chegasse e tivesse dito ter
descoberto uma partícula de Deus. Será que não seria um caso de delírio
de grandeza?

Não pesquisei a fundo em entrevistas com Higgs, mas se tem algo em que
acredito, baseado nessa minha minúscula experiência na carreira
científica, é que não existem momentos de Eureka. Higgs, muito
provavelmente, não largou o lápis e pensou “Senhor, descobri a Sua
partícula”. Vamos pensar num cenário mais iterativo. Higgs estava
resolvendo um problema teórico e fez uma hipótese simplificativa:
“suponha que exista uma partícula com uma propriedade tal”. Para sua
surpresa, essa partícula teórica resolvia o problema. Algum tempo
depois, ele deve ter tido a ideia de usar essa mesma partícula em
problema semelhante, e viu que também funcionava. Higgs foi então
refinando o modelo e viu que ele explicava muita coisa.

Pode ser que eu esteja enganado, mas vamos combinar que esse cenário é
muito mais plausível. Fazer ciência é um processo criativo, e
criatividade é iterativa por natureza. Você começa com um rascunho e
vai refinando.

O que é uma lei científica?

O outro comentário que me fez refletir é sobre a questão de ciências
“objetivas” e “subjetivas”. Por exemplo, a Física é tida como uma
ciência objetiva: a Lei da Gravidade é verdadeira e ponto. Por sua vez,
a psicologia é bastante subjetiva. A analogia usada é entre “átomos”,
que podem ser visualizados, e a “memória”, que é difícil de definir.

O próprio Fellipe depois questiona isso, dizendo que a física pode ser
subjetiva e a psicologia, objetiva. Mas deixe-me reforçar esse ponto.

A “Lei da Gravidade” não é verdadeira, porque não existe uma lei da
gravidade. O que é existe é o fato de que, empiricamente, quando você
solta um objeto ele tende a cair. Entretanto, e aí é que está, nada
garante que amanhã não seja descoberto um material que não caia. As
“leis” da Física, como a Segunda Lei de Newton, ou as Leis da
Termodinâmicas, não são provadas, como é, por exemplo, o Teorema de
Pitágoras. Nós temos confiança nelas com base na estatística, na
ausência de contra-exemplos.

Basta você ver que a “Lei da Gravidade” já mudou de forma. Newton disse
que era uma força e Einstein disse que é uma deformação do espaço.
Atualmente, trabalha-se com a hipótese de que é um campo gerado por uma
partícula ainda a ser descoberta, o gráviton.

Reconhecer as limitações da ciência não é criticá-la, mas admitir que
ainda temos muito a aprender. A natureza é muito mais complexa do que a
mente humana é capaz de entender. É nosso papel, como cientistas, de
criar abstrações que expliquem os fenômenos, chegando numa solução
plausível — e essas abstrações geram resultados fabulosos.

Como engenheiro, estudando mais a fundo a área de Termodinâmica de
Misturas e de Refrigeração, eu me questiono o tempo todo. Essa equação
de estado é válida? Essa hipótese de sistema adiabático é realista? Só
assim é possível aprender alguma coisa.

A palavra-chave é ciência. Federico Viticci do MacStories escreveu:
ciência é aquilo que injeta fótons no seu corpo para matar o câncer.
Como não se maravilhar com isso?

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Resenhas de livros

Resenha: Subliminar

Há algum tempo, resenhei aqui O Poder do Hábito, um livro que
tenta mostrar como hábitos, ações automáticas que não envolvem nosso
pensamento, regem nossa vida. O livro é bom, mas eu reclamei da falta de
explicações científicas. O Poder do Hábito não é um livro que discute
o inconsciente, preocupando-se apenas em mostrar histórias.

Mas existe um livro científico sobre o inconsciente, e esse é
Subliminar, de Leonard Mlodinow.

Mlodinow também dá exemplos, mas eles são apenas argumentos em favor de
ideias científicas. Aprendemos, por exemplo, que pessoas praticamente
cegas são capazes de detectar emoções nos rostos das pessoas; a evolução
nos treinou a usar o máximo poder cognitivo para processar rostos de
outros humanos, uma habilidade imprecindível numa espécie social.
Aprendemos também que, para poupar energia, o cérebro “fabrica” imagens
e lembranças; com o rápido movimento dos olhos produzindo imagens
borradas, restam lacunas que o cérebro tem de preencher. Fato semelhante
acontece com a memória, que não é, segundo pesquisas recentes, um
arquivo de computador intacto dentro de nossa cabeça. Memórias podem ser
plantadas, e vítimas de estupro podem reconhecer o algoz errado. Nem
tudo de que nos lembramos aconteceu.

A premissa do livro é clara: o inconsciente nos domina. Grande parte das
nossas ações não são controladas por nós. Mlodinow, um cientista por
formação, faz questão de provar cada ponto, e exibir seus argumentos com
claridade. Além disso, o fato do autor ter formação em Física, uma área
estrangeira ao tema do livro, nos faz pensar que estamos aprendendo
neurobiologia com ele.

(Mlodinow ter sido colaborador no roteiro de MacGyver também
não é ruim.)

O livro tem duas partes; na primeira, mais curta, o autor discute a
alternância de ações conscientes e inconscientes (e como, afinal, se dá
essa troca). A colaboração entre mecanismos é que governa nossa
complicada atividade cerebral.

A segunda parte tem foco no aspecto social: como vivemos em sociedade de
maneira subliminar. Um dos exemplos sensacionais envolve uma pesquisa de
Harvard onde um grupo de mulheres asiáticas fez um teste de matemática,
depois de responder um questionário. Um grupo respondeu perguntas sobre
sua origem, enfatizando o fato de serem asiáticas (e portanto “boas em
matemática”), outro respondeu perguntas sobre temas femininos (e
mulheres, segundo o estereótipo, são “ruins em matemáticas”), e um
terceiro grupo, de controle, respondeu perguntas neutras. Surpresa: as
mulheres que foram induzidas a se ver como asiáticas foram melhores que
o grupo de controle, que foi melhor que o grupo que se indentificou
apenas como “mulheres”. Conclusão: mulheres que vivem numa sociedade que
diz que ciências exatas é coisa de homem inconscientemente são afetadas
pelo preconceito.

Subliminar é muito bem escrito, tem muitas histórias interessantes (e
com referências) e faz você pensar. Você deve ler.

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Por que usar uma balança na cozinha

Na última edição de The Magazine, Joe Ray escreveu esse excelente
artigo sobre a importância de se usar medidas baseados na massa, e não
no volume, dos ingredientes de receitas culinárias. Segundo ele, isso
torna as receitas muito mais reprodutíveis, além de necessitar apenas de
uma balança (em contraste com um conjunto de
medidores-colheres-tigelas).

Se o leitor não se importar, deixe eu acrescentar um pouco de
termodinâmica à sua explicação. Vocês sabem, coisas de engenheiro.

O principal argumento a favor de usar a massa e não o volume como
referência é que, pondo de maneira simples, a massa é uma medida
absoluta
da quantidade de matéria, enquanto que o volume é uma
propriedade termodinâmica. Quando você diz “1 kg de água”, isso quer
dizer a mesma coisa aqui, no Japão e na Estação Espacial Internacional.
Com essa informação, é possível saber exatamente a quantidade de
moléculas de água. Um quilograma é um quilograma, definido conforme o
padrão internacional (que está variando). Porém, “um litro de água”
não é nem de longe tão preciso. O bom engenheiro, ao ler uma receita que
pede um litro de algum líquido, imediatamente se pergunta: “a que
pressão e temperatura?”.

Considere uma garrafa de água colocada no congelador. A garrafa estufa
e eventualmente estoura. O seu volume aumentou, sem que você tenha
adicionado água. Ou seja, o volume não indica de maneira precisa quanto
de água há.

É claro que essas variações de volume da água (e da maioria das outras
substâncias usuais na cozinha) em relação à temperatura são pequenas
nas condições ambientes (caso contrário haveria erros grosseiros), mas
existem três agravantes:

  1. Os pequenos erros (aqui entendidos como a diferença entre a
    quantidade correta de um determinado ingrediente que a receita
    pede e aquele que você efetivamente adiciona, baseada no volume) dos
    diversos ingredientes se somam
  2. A medição de volume é bastante subjetiva (você tem de comparar um
    risco num copo com o nível do líquido) enquanto que com uma balança
    digital você lê diretamente o valor
  3. A medição de volume de pós é altamente dependente da quantidade de
    ar entre os grãos. Experimente medir duas xícaras de farinha antes e
    depois de sacudir o recipiente

O uso de uma balança na cozinha surte mais efeito em receitas que exigem
maior controle, como o autor mesmo fala. Mas isso não quer dizer que
você não possa se beneficiar.

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Por que os engenheiros aproximam

Existe uma piada muito boa que fala de um grupo de especialistas a quem
foi perguntado “quanto é 2 + 2?”.

O matemático disse que era 4, por definição.

O físico rebateu: “Depende. Escalar ou vetorial?”.

O estatístico respondeu: “Com probabilidade de 95% está entre 3 e 5”.

O engenheiro concluiu: “Põe 5 que dá certo”.

Calma lá, rapaz. Permita-me defender os meus colegas.

Entre a aproximação e o erro

Primeiro, temos de fazer uma distinção entre aproximação e erro.
Dizer que π = 3 é uma aproximação ou é um erro?

Como tudo na engenharia, depende. Se você quer construir um reator
nuclear, é um erro. Se está fazendo o primeiro esboço de uma cadeira, é
uma aproximação (bem grosseira, mas enfim).

Engenheiros não são físicos. Os cientistas que lidam com a ciência na
sua forma mais pura estão tentando entender o universo. Para eles, toda
aproximação é um erro perigoso, principalmente se levarmos em conta as
escalas (geralmente muito pequenas). Uma casa decimal faz uma diferença
enorme quando se quer saber a massa de um átomo. A ciência busca a
verdade; portanto, quanto mais informações tivermos, quanto mais exato
formos, mais próximos ficamos da verdade.

É por isso que se encontram tabelas com valores de π, da constante
universal dos gases, da constante de Planck etc com inúmeras casas
decimais. A maioria desses números, aliás, tem infinitas casas decimais.
As tabelas são impressas com a maior quantidade disponível de
informação. É impossível medir ou calcular uma grandeza que tem
infinitos dígitos; só para começar, precisaríamos de um intervalo de
tempo infinito para expressar esse número (ou de infinitas folhas de
papel para imprimi-lo).

Por que então os engenheiros não usam esses recursos? Por que não usar o
valor mais exato possível? Por que simplificar?

Algo que aprendi na faculdade é que engenheiros lidam com escassez de
tempo, de material, de mão-de-obra e de dinheiro. Você quer projetar uma
cadeira (dessas ajustáveis) e quer fazer algumas estimativas. Então você
faz um desenho básico e faz alguns cálculos. O procedimento “exato”
seria sentar e escrever um programa de computador que faça todos os
cálculos, usando valores de π com muitas casas decimais, seguindo as
equações exatas. Isso demanda tempo, que, lembre-se é um recurso
escasso. E, ao final, você descobre que a construção sairia muito cara.

Ou você pode escrever um programinha extremamente simples, com equações
bem simplificadas, com π = 3,14 e descobrir que o construção é muito
cara. O valor é diferente do correto, mas muito provavelmente o preço
sofre maior influência do projeto que das aproximações induzidas. O
tempo gasto num cálculo exato inútil pode ser gasto no reprojeto.

Outro exemplo: ao projetar um sistema térmico (de condicionamento de ar,
por exemplo), o engenheiro precisa calcular alguma propriedade de um gás
(como vapor d’água) a partir da temperatura e da pressão. Ele pode supor
que, nas condições ideais, o vapor se comporta como gás ideal e usar uma
equação simples (lembram dela?). Ou pode usar uma equação de estado
com 10 coeficientes, procurando em livros como calculá-los, escrevendo
um programa para calcular todas as propriedades desejadas e descobrir
que os valores são apenas 10% maiores que se for usada a equação de gás
ideal. E isso é apenas um ponto ao longo do sistema! O usuário do
condicionador de ar nem vai sentir essa diferença.

É claro que, como falei, todos temos bom senso. O nível de cuidado ao
projetar uma lapiseira ou um avião é bem diferente. Estou falando de um
projeto comum.

Portanto, os engenheiros aproximam porque de nada adianta construir um
sistema perfeitamente preciso que custe uma fortuna para desenvolver e
que demore uma eternidade para lançar. Nós unimos o conhecimento
científico com restrições econômicas.

E pode pôr 5 que o resultado final vai ser aceitável.

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Não sabem nada?

George Bernard Shaw (1856-1950) ajudou a fundar a London School of
Economics e é a única pessoa a ter ganho um Nobel de Literatura e um
Oscar.

Shaw foi um dramaturgo respeitado, e escreveu também ensaios, romances,
contos. Eu já tive a oportunidade de ir a Dublin, sua terra natal, e vi
que ele é um monumento nacional irlandês.

E ele também disse a famosa frase, na peça Man and Superman:

Quem sabe faz, quem não sabe ensina.

Ora, isso é completamente ridículo.

Primeiramente, o que é “fazer”?

Shaw apresentou essa ideia em uma peça de teatro, e portanto não pôde
desenvolver o argumento. Mas seu sentido não é difícil de interpretar.
Ele mesmo foi um escritor prolífico, que passou a vida efetivamente
“criando”. Alguém que se dedique a “ensinar a criar”, na sua visão,
estava aproveitando mal o seu talento, ou, pior, não tinha talento
suficiente.

Já muito ouvi essa frase, quando ficou claro para meus amigos e
familiares que eu estava indo para o meio acadêmico. Meu lugar, o lugar
de um engenheiro, é na indústria, ganhando muito dinheiro, trabalhando
nos fins de semana (porque é isso que os homens de verdade fazem),
torcendo para que seja promovido e não precise lidar com essas coisas
chatas como equações, simulações e gráficos.

Posso estar sendo generalista demais, mas já virou um clichê dizer que a
universidade não prepara para o mercado de trabalho, que as pessoas saem
de lá sem saber nada, e pior, que todos os professores são doutores e
nenhum nunca chegou a trabalhar de verdade.

Meu amigo, a universidade não é uma escola profissionalizante. Isso é
tarefa das escolhas técnicas, dos Institutos Federais. Universidade é um
lugar de Ensino Superior. Ela não me ensinou a ser engenheiro,
ensinou-me Engenharia. A universidade não lhe dá um cargo de arquiteto,
mas um título de Arquiteto.

A universidade não lhe forma juiz, advogado, ou promotor; dá-lhe um
título de bacharel em Direito.

Basta o nobre leitor pensar nos concursos públicos que fez ultimamente;
quantos exigiam uma formação específica ou quantos apenas exigiam “curso
superior”? E quantas pessoas você conhecem que estão trabalhando em
áreas completamente distintas daquela em que se formaram?

Seja você formado em Odontologia, Design ou Ciências Sociais, você
passou por uma série de tarefas que lhe deram o título. Escreveu talvez
uma dúzia de trabalhos (portanto sabe se expressar de maneira
minimamente decente), participou de eventos, desenvolveu um trabalho de
pesquisa, criou uma tese, um trabalho artístico, ou um projeto
científico. E é esse conhecimento teórico que é muito mais importante na
sua vida intelectual que quaisquer habilidades técnicas que você deveria
ter aprendido.

Essas tais habilidades, naturalmente, precisam ser aprendidas. Meu ponto
é que o lugar para isso não é na sala de aula. Temos estágios, visitas
técnicas, parceria universidade-empresa, projetos de consultoria. Tudo
que os alunos podem fazer, complementando a formação. Naturalmente,
existe muita deficiência e muito espaço para aproveitamento. Um
engenheiro precisa conhecer uma fábrica, assim com um bacharel em
Direito precisa conhecer um tribunal e um médico precisa conhecer um
hospital.
Mas você acha que é melhor um médico ir dar uma aula sobre atendimento
de emergência ou você participar de um? Não faz diferença você ter aula
com algum engenheiro que já trabalhou em uma indústria, porque nada
substitui a experiência de você estar lá. Isso não pode ser aprendido
dentro da universidade.

Já que é papel da universidade dar uma formação teórica, nada melhor que
aprender com especialistas; na condição ideal, teóricos do ramo, gente
que está desenvolvendo a disciplina. Na minha faculdade eu não aprendi a
montar um carro, ou a perfurar um poço de petróleo, ou a projetar uma
nova máquina. Aprendi disciplinas de engenharia, que então podem ser
aplicadas a uma ocupação específica (um engenheiro, um bom engenheiro,
não constrói pontes, mas resolve o problema de atravessar o rio).
Aprendi termodinâmica com um professor que desenvolveu e orientou
trabalhos que, só nos últimos 6 anos, renderam dois prêmios
ABCM-EMBRAER de Melhor Dissertação de Mestrado em Engenharia Mecânica
e uma menção honrosa no Prêmio Capes de Tese. Aprendi metodologia de
projeto com membros do grupo de pesquisa que publicou o primeiro livro
em português sobre o assunto. Dois professores do Departamento de
Engenharia Mecânica da UFSC tiveram seus trabalhos testados no
espaço pelo astronauta brasileiro Marcos Pontes.

E você está tentando me dizer que essas pessoas não sabem nada?