quinta-feira, 7 de janeiro de 2010

O Universo Torcido

De entre todas as teorias acerca do modelo que representa o nosso universo, a minha favorita é, sem sombra de dúvida, a teoria do universo torcido. Só pelo nome, dá para imaginar o quão fértil é a mente dos cientistas de hoje em dia. Mas não se deixem iludir pelo possível absurdo! A teoria do universo torcido é perfeitamente viável e matematicamente concebível. Aliás, uma pequena referência ao Princípio da Indiferença de John Keynes, indica que a teoria do universo torcido tem tantas hipóteses de estar correcta como qualquer uma das outras teorias que visam modelar o cosmos.
Para expor a teoria, há que começar nos dois tipos principais de modelos que tentam explicar o nosso universo. As teorias existentes resumem-se a dois tipos: as que se baseiam num modelo de universo aberto e as que se baseiam num de universo fechado. A teoria do universo torcido encontra-se no grupo das do segundo tipo.
O que é que se entende por universo fechado? Aqui é que a porca torce o rabo… Não é possível exibir um modelo geométrico nestas condições, uma vez que o fecho de uma região tridimensional origina uma quarta dimensão. Podemos, no entanto, utilizar modelos mais simples que sugerem esse fecho. Vejamos:
A DIMENSÃO INEXPLICÁVEL
Como chegar ao conceito de universo fechado.
ma linha, com princípio e fim, tem apenas uma dimensão. Se o nosso universo fosse uma linha deste género, apenas poderíamos mover-nos na direcção dessa linha. Em qualquer um dos dois sentidos existentes, um deslocamento acabará sempre por chegar a uma extremidade da linha. Se, no entanto, unirmos as duas extremidades, obtemos uma linha fechada (e, portanto, um universo fechado) e, neste caso, qualquer deslocamento, em qualquer sentido, acabará sempre por voltar ao seu ponto inicial, como facilmente se percebe.
Imaginemos agora que o nosso universo é um plano (bidimensional), ou melhor, uma superfície. Se se tratar de uma superfície limitada (universo aberto) então qualquer que seja a direcção em que nos deslocamos, chegamos sempre ao final dessa superfície. Também neste caso é possível obter uma representação geométrica do fecho de uma superfície em que um deslocamento em qualquer sentido volta sempre ao ponto de partida.
Ora o nosso universo é tridimensional. A questão reside apenas em saber se é fechado ou não. Se for um universo aberto (finito ou infinito) então, se nos deslocarmos numa certa direcção, jamais voltamos ao ponto de partida. Contudo, se ele for fechado, então um astronauta que parta do nosso planeta numa certa direcção, se tiver tempo suficiente, voltará ao nosso planeta (supondo este no mesmo lugar em que estava na partida!) nuns bons milhões de anos.
Não é possível conceber uma imagem de um universo fechado. Por qualquer ponto do universo (do topo da Torre Eiffel, de qualquer tecla do seu computador ou da ponta do seu dedo) passará uma infinidade de linhas fechadas em todas as direcções. Imaginá-lo pode até nem ser difícil, mas desenhá-lo é impossível.
O fecho do nosso universo é uma possibilidade totalmente plausível. A força que pode originar esse fecho é a força da gravidade que está directamente relacionada com a massa. A matemática não permite, por enquanto, concluir se o nosso universo é fechado ou não, mas apenas até ao dia em que se souber qual é a massa do nosso universo.
As experiências mais recentes parecem confirmar que o nosso universo não só não é fechado como é também infinito. Se assim for, as repercussões são caóticas para a filosofia humana (explicarei porquê daqui a uns tempos). Contudo as medições feitas podem não ter sido suficientemente precisas para confirmar a teoria do universo aberto ou refutar a teoria do universo fechado. Tal acontece porque, se realmente o cosmos for fechado, então o ângulo de curvatura do mesmo terá que ser muito ténue. Tão ténue que poderá iludir a instrumentação actual.
UM UNIVERSO DE SE LHE TIRAR O CHAPÉU
A hipótese da torção de um universo fechado.
as voltemos à nossa possibilidade do nosso universo ser fechado. Se realmente o for, então algo de muito estranho pode também ser verdade: Ele pode estar torcido!!! Mas que raio quer isto dizer?! Simplesmente que, no verdadeiro sentido da palavra, o cosmos à nossa volta pode estar torcido!!! Não há outra forma de dizê-lo.
Para explicar como é possível, ou em que é que consiste, podemos utilizar o fecho do universo superficial como uma justificação mais simples para o que, na realidade, se pode passar. Se o nosso hipotético astronauta vivesse num universo superficial fechado, então a sua viagem à volta do universo seria sobre uma superfície aproximadamente cilíndrica, ou, para simplificar, uma fita:
Neste universo especial, algo de fantástico poderá acontecer: a fita pode estar torcida. Esta região do espaço tem o nome de Fita (ou Banda) de Möbius, matemático alemão que a idealizou e estudou. Trata-se de uma simples tira – pode experimentar construir a sua própria fita de Möbius em casa utilizando uma tira de papel – onde se colam as extremidades depois de dar-lhe meia volta. Desta forma, a fita terá apenas um lado e, diz-se por isso, superfície não orientável.
Como a imagem sugere, o nosso astronauta regressará invertido da sua viagem pelo universo (não regressa, naturalmente, de pernas para o ar, mas sim com a sua esquerda à sua direita!!!), ou seja, o astronauta regressará com o seu coração do lado direito, apesar de, para ele, o seu coração estar do lado correcto, tal como se visse a um espelho!
Apesar de ser também impossível de conceber geometricamente, se o nosso universo tridimensional for fechado ele poderá também estar torcido, como mostra o exemplo anterior. Desta forma algo muito semelhante poderá acontecer a uma nave espacial que parta do planeta Terra sempre na mesma direcção: ela regressará à Terra e chegará ao seu destino invertida. Incrível, não?!
Uma nova abordagem a este tema sugere também que, se tal teoria for verdadeira, a nave espacial não voltaria constituída por matéria, mas sim por anti-matéria. A anti-matéria é, no seu aspecto, completamente igual à matéria existente à nossa volta. Como se sabe, toda a matéria que nos rodeia é constituída por átomos. Por sua vez, os átomos são constituídos por partículas subatómicas ainda mais pequenas: electrões, protões e neutrões. Os protões e os neutrões constituem o núcleo do átomo (e, por isso mesmo, designam-se em conjunto por nucleões). Os protões têm carga positiva (+) e os neutrões têm carga nula, isto é, são desprovidos de carga. Na região à volta do núcleo encontramos os electrões, com carga negativa () que vibram à velocidade da luz em torno dos protões e dos neutrões. Os átomos de anti-matéria são iguais na sua aparência, apenas diferem nas cargas uma vez que os protões têm carga positiva e os electrões têm carga negativa.
Apesar de, em laboratório, já se terem criado quantidades suficientes de anti-matéria para provar a sua existência, na prática a anti-matéria não é algo que se veja no nosso mundo. Calcula-se, inclusive, que na nossa galáxia exista apenas anti-matéria no seu centro onde poderá existir também um buraco negro massivo. A matéria e a anti-matéria não podem estar em contacto uma com a outra, uma vez que se aniquilam mutuamente transformando-se em energia pura de acordo com a famosa lei de Einstein E = mc2 (energia e massa são, no fundo, duas formas diferentes de uma mesma coisa!!!)
Voltando ao nosso hipotético astronauta, a ser verdade que a sua nave espacial regressaria como “anti-nave espacial”, jamais poderia pousar no nosso planeta depois de dar a volta ao universo. Explodiria grandiosamente ao entrar em contacto com a nossa atmosfera.
A única solução para o astronauta seria dar mais uma volta ao universo torcido. A “anti-matéria” da anti-matéria é a nossa matéria pelo que, depois da segunda volta, o astronauta e a sua nave voltariam tal e qual como quando partiram pela primeira vez! Estranho, não???

terça-feira, 5 de janeiro de 2010

Palavras Aleatórias

A matemática é uma das minhas paixões. Portanto refiro-me a palavras aleatórias no verdadeiro sentido da expressão! Não é um título filosófico ou com segundas intenções…
Existem, por vezes,  certas situações ou regularidades nos levam a tirar conclusões precipitadas. Essas conclusões muitas vezes são associadas a fenómenos paranormais ou a pensamentos conspirativos. Não afirmo que não os hajam! Apenas tenho a certeza que muitos aspectos não passam de coincidências.
SOPA DE LETRAS
Uma experiência com coincidências.
ue conclusão a tirar de, na sequência das iniciais dos nomes dos planetas do sistema solar (Mercúrio, Vénus, Terra, Marte, Júpiter, Saturno e Úrano) apareça, mesmo no final, a palavra SOL? Pode não parecer imediato, mas o que é certo é que tal acontece mesmo, basta pensar nos nomes em inglês (Mercury,Venus, Earth, Mars, Jupiter, Saturn, Uranus, Neptune) que origina a sequência MVEMJSUN. Como se pode ver, a sequência termina em SUN (sol em inglês). Terá sido um acto propositado de quem deu os nomes aos planetas? Se sim, então todos os envolvidos na sua nomenclatura combinaram entre si esta regularidade. Então deveriam fazer parte de alguma irmandade ou sociedade secreta onde estabeleciam este tipo de coisas…! E, muito provavelmente, foi para manter esta bonita regularidade que Plutão foi excluído como planeta…
É melhor não concluir mais nada por enquanto…
Vejamos outra: Se colocarmos os dias da semana por ordem (Segunda, Terça, Quarta, Quinta, Sexta, Sábado e Domingo) e escrevermos a sequência de números 1, 2, 3, 4, 1, 2 e 3, ao associarmos cada um destes números à letra correspondente de cada um dos dias da semana escritos na ordem indicada obtemos a sequência SEANSAM que é um anagrama da palavra SEMANAS. Basta um pouco de trabalho para encontrarmos as coincidências que quisermos…
Porque é que as coincidências são tão frequentes??? Vou tentar explicar: Vamos imaginar o seguinte jogo: Uma roleta especial tem 23 compartimentos, um com cada uma das letras do alfabeto português (vamos negligenciar o K, o W e o Y). Vamos agora rodar 225 vezes a roleta e escrever as 225 letras obtidas numa grelha com 15 linhas e 15 colunas pela ordem de saída. Supõem-se aleatórias as letras obtidas e, portanto, a grelha assemelhar-se-á, no final das 225 experiências, a uma sopa de letras sem sentido algum. Para fixar ideias reproduzi a experiência numa folha de cálculo:
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Na grelha da esquerda (a verde claro) estão 225 números aleatórios (entre 1 e 23 inclusive) gerados pelo programa. Na grelha da direita (a amarelo) estão as respectivas letras do alfabeto utilizando uma correspondência muito simples (1 = A; 2 = B; e por aí adiante até 23 = Z).
A simulação é equivalente à experiência da roleta, mas muito mais rápida e prática (se quiser reproduzir a experiência pode utilizar, no Microsoft Excel, os comandos:
● para gerar um número aleatório entre 1 e 23 inclusive numa célula:
=ARRED.EXCESSO(23*ALEATÓRIO();1)
● para corresponder cada número anterior (suponha-se na célula ΘX) a uma letra do alfabeto pela correspondência mencionada:
=SE(ΘX<7;SE(ΘX=1;"A";SE(ΘX=2;"B";SE(ΘX=3;"C";SE(ΘX=4;"D";SE(ΘX=5;"E";"F")))));SE(ΘX<14;SE(ΘX=7;"G";SE(ΘX=8;"H";SE(ΘX=9;"I";SE(ΘX=10;"J";SE(ΘX=11;"L";SE(ΘX=12;"M";"N"))))));SE(ΘX<20;SE(ΘX=14;"O";SE(ΘX=15;"P";SE(ΘX=16;"Q";SE(ΘX=17;"R";SE(ΘX=18;"S";"T")))));SE(ΘX=20;"U";SE(ΘX=21;"V";SE(ΘX=22;"X";"Z"))))))
Mesmo numa distribuição completamente aleatória de 225 letras veja como foi fácil encontrar 20 palavras com significado na língua portuguesa (marcadas a colorido):
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Há muitas mais nesta grelha, sem dúvida, sobretudo se considerarmos todas as palavras de duas letras que possam nela aparecer. Mas reparem como surgiram duas palavras com cinco letras (“PESEM” e “MANTO”)! E porque será que duas das três palavras com quatro letras que encontrei são animais (“LOBO” e “PATO”) sendo a terceira uma categoria de classificação taxionómica de animais (“FILO”)?
Nada poderemos conjecturar… Apenas concluir que coincidências acontecem.
Se procurarmos por palavras com significados estrangeiros, anagramas de uma certa palavra ou capicuas, vamos encontrar sem dúvida, uma nova panóplia de exemplos.
QUANDO SE ENVOLVEM GRANDES NÚMEROS
O abismo entre a prática e a teoria.
ara muitas pessoas, a simples coincidência é uma forma muito rebuscada para justificar este tipo de regularidades. O facto é que, de entre triliões e triliões e triliões de possibilidades – só para ter uma ideia, o número de grelhas diferentes que se podem formar nas condições da minha simulação é constituído por 307 algarismos (cerca de 2,44772 x 10306) – qualquer combinação de letras é possível. De facto, algures de entre todas estas grelhas, vamos encontrar um segmento com 225 letras retirado de “Os Lusíadas” de Luís Vaz de Camões, ou de “The Adventures of Huckleberry Finn” de Mark Twain ou da próxima obra de Dan Brown que nem sequer ainda está escrita (se, naturalmente, acrescentarmos as letras K, W e Y à simulação).
A compreensão racional pode agora entrar em colapso. É como afirmar que, se dermos uma máquina de escrever a um macaco e dispusermos de tempo suficiente, ele acabará por escrever “Moby Dick” de Herman Melville. Aliás, ele acabará por escrever todas as obras de Herman Melville. Melhor ainda: Em muito, muito tempo, podemos assegurar que o nosso amigo primata acabará por escrever todas as obras escritas e ainda por escrever de todos os escritores mundiais… Colossal!!!
Mas essa é mesmo a realidade… Não concebível, evidentemente, mas em teoria.
Para perceber como é que este absurdo prático é totalmente verdadeiro, basta pensar nos números envolvidos neste tipo de questões. Voltemos à simulação do jogo da roleta. Imaginemos que temos um programa de computador para analisar as grelhas das sopas de letras em busca de palavras com significado português. Para fixar melhor o problema, podemos ainda imaginar que o computador demora apenas um segundo a analisar uma grelha completa. Nestas condições o computador precisaria de 2,44772 x 10306 segundos para concluir o seu trabalho, isto é 7,75659 x 10298 anos, ou seja: 5,6 triliões de triliões de triliões de triliões de triliões de triliões de triliões de triliões de triliões de triliões de triliões de triliões de triliões de triliões de triliões de triliões de vezes a idade estimada do nosso universo!!!
Podemos ainda abordar as nossas coincidências ainda mais analiticamente e prever em que sentido é assim tão comum surgir uma palavra com significado numa das grelhas de letras.
Vamos pensar num palavra com significado português de 4 letras. Qual será a probabilidade de encontrar, pelo menos uma destas palavras, numa das grelhas geradas aleatoriamente na nossa simulação? Tendo em conta uma estimativa de 50 000 palavras portuguesas de quatro letras existentes (uma convergência dada pela pesquisa que efectuei) em 279 841 combinações possíveis e que cada grelha apresenta1296 dessas combinações, podemos calcular um valor aproximado dessa probabilidade. O resultado é surpreendente: 99,999…999 % (108 noves depois da vírgula). Podemos concluir que é praticamente certo encontrarmos, pelo menos, uma palavra portuguesa com quatro letras numa grelha qualquer de 225 letras aleatórias. Quer tentar? Clique em GERAR GRELHA ALEATÓRIA e verifique se não encontra palavras com significado: