A importância dos instrumentos na ciência aparece em qualquer medida: algumas ciências manipulam o objeto em laboratório, outras só observam de longe, e em todas a precisão do instrumento define até onde uma afirmação pode ir.
Um copo d’água cheio até a borda vai para o congelador. Horas depois, o gelo sobe acima da marca: a água aumenta de volume ao congelar, e por isso garrafas esquecidas no freezer racham. Ao lado, uma garrafa de vodca passa dias sem virar gelo. O freezer doméstico fica perto de 18 graus negativos, e uma bebida com 40% de álcool só congela abaixo de 25 negativos.
Marcelo Gleiser começa por essa cozinha, no curso Pense Como Cientista, para mostrar o que é um laboratório: um lugar onde se controla uma variável e se mede o que acontece. Toda a lição depende de um instrumento, o termômetro.
A ciência que manipula e a que observa
Gleiser separa as ciências em dois grupos, conforme o acesso ao objeto:
- As que manipulam. Física, química e boa parte da biologia controlam as variáveis. Quem ferve água a várias altitudes descobre que ela ferve a cerca de 93 °C a 2 mil metros e a uns 88 °C em La Paz, a mais de 3.600. Num gráfico de altitude contra ponto de fervura, a linha desce, e a explicação vem da pressão do ar, menor nas alturas.
- As que observam. Astronomia, paleontologia e geologia trabalham com o que a natureza oferece. Ninguém repete a explosão de uma estrela nem cria um dinossauro. O paleontólogo reconstrói o animal a partir de um fêmur e algumas vértebras, com as limitações que isso impõe.
As duas produzem conhecimento sólido, por caminhos diferentes. Nas duas, uma correlação pede cuidado antes de virar causa, como discute o post Correlação e Causalidade.
Olhar para o céu é olhar para o passado
A luz viaja a 300 mil quilômetros por segundo, rápido a ponto de dar mais de sete voltas na Terra num piscar de olhos. Mesmo assim, leva tempo para chegar:
- Da Lua: pouco mais de 1 segundo.
- Do Sol: cerca de 8 minutos.
- De Alfa Centauri, o sistema estelar mais próximo: cerca de 4,3 anos.
Quem olha para o céu vê cada astro como ele era quando a luz partiu. A astronomia é, nesse sentido, uma ciência histórica, parente da arqueologia. A regra vale para tudo o que se observa à distância: a estrela que parece brilhar esta noite pode ter mudado muito desde que emitiu a luz que chega agora. Gleiser, que trabalha com cosmologia, fala em recolher “os fósseis da infância cósmica” para reconstruir a história do universo.
A importância dos instrumentos na ciência
Os instrumentos funcionam como amplificadores da realidade, na expressão do físico. Cada um estende os sentidos para onde eles não chegam.
O astrolábio, aperfeiçoado no mundo islâmico medieval, permitia medir a posição dos astros a olho nu. O telescópio de Galileu, em 1609, mostrou crateras na Lua e luas em Júpiter. No deserto do Atacama, os telescópios do Observatório Europeu do Sul captam luz de galáxias a bilhões de anos-luz, também no infravermelho e em outras faixas invisíveis ao olho. Em Genebra, o acelerador do CERN faz o caminho inverso e investiga a matéria em escalas menores que o núcleo do átomo.
A importância dos instrumentos na ciência vai além da técnica: eles decidem quais perguntas podem ser respondidas em cada época. Até 1543, os aparelhos disponíveis não permitiam testar se o Sol estava no centro. A história da ciência pode ser contada como a história dos seus aparelhos, e o que a observação consegue ou não sustentar é tema do Livro IV do Sistema de Lógica de Mill.
Toda medida carrega um erro
Nenhuma medida é perfeita. Uma régua dividida em centímetros tem margem de erro de meio centímetro para mais ou para menos. Um termômetro com marcas de dois em dois graus não permite afirmar que a água ferveu a exatamente 100 °C; pode ter sido 99 ou 101.
O exemplo mais doméstico é a balança da dieta. Se ela marca 65 quilos num dia e 72 no outro, o problema é do instrumento, e qualquer conclusão sobre a dieta fica sem base. Quando o resultado de um teste cai dentro da margem de erro, a hipótese fica sem veredito, e é preciso um instrumento mais preciso. Toda afirmação científica carrega, junto com o número, a incerteza da medida.
Gleiser resume a situação com a imagem de um peixe num aquário. Lá dentro, ele pode mexer em tudo e testar hipóteses; a praia, o barco e o pôr do sol, do outro lado do vidro, ele só consegue observar. Os instrumentos alargam o aquário, sem nunca tirá-lo dele. Cada instrumento novo empurra o vidro um pouco mais longe.
Se fizer sentido para você, comente e compartilhe — e conte de que instrumento da sua casa você passou a desconfiar depois de uma medida estranha.