Scientific American - Aula Aberta 11

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Roteiros temáticos para atividades em sala de aula

Aula Aberta

Matriz de referência do

BRASIL

O prazer de ensinar ciências

ENEM

ANO II - NO 11 - 2012 - R$ 6,90

NEUROEDUCAÇÃO

Caminhos para melhorar o aprendizado FÍSICA Zero de temperatura absoluta, um limite cada vez mais próximo BIOLOGIA Mosquitos transgênicos podem acabar com a dengue? GEOGRAFIA A visão inovadora que transparece nas favelas MATEMÁTICA Desafios geométricos dos templos japoneses QUÍMICA Por que tantos se interessam pelo Afeganistão



SUMáRIo

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eDuCaçãO

Como desenvolver um melhor aprendizado Estudos do cérebro sugerem novos caminhos para melhorar a leitura, a escrita, a aritmética – e até mesmo as aptidões sociais

SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL aula aberta no 11

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GeOGraFIa

bazar globalizado Barracos, favelas e mercados de rua têm surpreendido pela visão inovadora

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bIOlOGIa

O gene matador Uma nova espécie de mosquitos geneticamente modificados carrega um gene que destrói a própria prole

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MateMátICa

Geometria a serviço dos deuses no Japão Questões matemáticas propostas em tabuletas penduradas nos templos japoneses

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quíMICa

as riquezas enterradas do afeganistão Jazidas recém-encontradas no país em guerra poderiam atender à demanda mundial por diversos minerais

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FísICa

Demônios, entropia e a busca pelo zero absoluto Experimento mental do século 19 transformou-se em técnica real para atingir temperaturas ultrabaixas SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL aula aberta

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SEçõES 6 nOtas

n Doenças mentais podem agora ser observadas na placa de Petri n Desigualdade matemática entre meninos e meninas: a biologia não é um fator determinante n Truques de física ajudam na gastronomia baseada no uso do micro-ondas n Voos olímpicos: gansos-daíndia alcançam as mais elevadas altitudes em período de correntes de ar descendentes

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lIVrOs/ Internet

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Meu PerCursO

10 FísICa nO esPOrte

Do pingue-pongue aos raios cósmicos

Abordagem histórica revela o quanto nos falta em termos de P&D. Ensine ciência a seu filho, capítulos que podem decidir o futuro dele. Endereços e vídeos que ajudam na sala de aula.

12 COMO FunCIOna

Controle de cruzeiro adaptativo

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Para O PrOFessOr

Roteiros elaborados por professores especialistas com sugestões de atividades para sala de aula

COMItÊ eXeCutIVO Jorge Carneiro, Luiz Fernando Pedroso, Lula Vieira, Cidinha Cabral e Ana Carolina Trannin

SUPERVISORA DE REVISÃO: Edna Adorno COLAbORADORES: Débora queiroz dos Santos (redação); Isaías Zili, Luiz Roberto Malta e Maria Stella Valli (revisão); Paulo César Salgado (tratamento de imagem) ESTAGIáRIAS: Denise Martins e Isabella Teodoro

DIretOr De reDaçãO Janir Hollanda janirhollanda@ediouro.com.br

DIretOra COMerCIal Cidinha Cabral cidinhacabral@duettoeditorial.com.br

EDITOR: Luiz Marin DIAGRAMAÇÃO: Juliana Freitas

PublICIDaDe publicidade@duettoeditorial.com.br DIRETORA DE MERCADO PUbLICITáRIO: Sandra Garcia COORDENADOR DE PUbLICIDADE: Robson de Souza

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BRASIL

Aula Aberta

redacaosciam@duettoeditorial.com.br EDITOR-CHEFE: Ulisses Capozzoli EDITORA DE ARTE: Simone Oliveira Vieira ASSISTENTES DE ARTE: João Marcelo Simões e Ana Salles PESqUISA ICONOGRáFICA: Gabriela Farcetta ASSISTENTE DE REDAÇÃO: Elena Regina Pucinelli

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rePresentantes COMerCIaIs alagoas/bahia/ Pernambuco/sergipe: Pedro Amarante – (79) 3246-4139/ 9978-8962 brasília: Sônia brandão – (61) 3321-4304 espírito santo: Dídimo Effgen – (27) 32291986/ 3062-1953/ 8846-4493/ 9715-7586

A trajetória do prof. Reinaldo Bazito, do IQUSP, rumo à química verde

PrOJetOs esPeCIaIs – FarMaCÊutICO ExECUTIVO DE NEGóCIOS: Walter Pinheiro MarKetInG GERENTE DE MARKETING/ EVENTOS: Cláudio Rahal COORDENADORA DE MARKETING: taca Pacheco ANALISTA DE MARKETING: Thiago Portugal ESTAGIáRIOS: Rafael Couto e Rodrigo bezerra OPerações DIRETORA DE OPERAÇõES Ana Carolina Trannin ana.carolina@duettoeditorial.com.br GERENTE DE OPERAÇõES: Arianne Castilha SUPERVISORA DE PLANEJAMENTO: Dilene Cestarolli CIrCulaçãO PRODUÇÃO GRáFICA: Wagner Pinheiro ASSISTENTE DE PCP: Paula Medeiros VENDAS AVULSAS: Fernanda Ciccarelli ANALISTA DE CIRCULAÇÃO: Cinthya Muller


EDIToRIAL V

emos hoje uma mobilização sem precedentes de fundações no país e no exterior investindo em ensino e em pesquisas voltadas para o aprendizado, que envolvem profissionais de diversas áreas em um trabalho de parceria com educadores. Muitas delas, depois de algum tempo, revelam-se equivocadas, mas isso faz parte do processo evolutivo do conhecimento. Afinal, nenhuma teoria pode ser tomada como definitiva e inquestionável, principalmente quando o tema que ela abrange é educação. O artigo de capa desta edição evidencia esses fatos e traz à tona questões importantes para serem aprendidas e discutidas. Com ele esperamos estimular o debate e estendê-lo à sociedade como um todo, lembrando que cada professor é o mais importante multiplicador de ideias e conhecimentos. É como um todo também que a ciência se desenvolve, daí nossa orientação para a seleção de temas multidisciplinares, atuais e de interesse geral. Das minas do Paquistão, que constituem a base do roteiro para aulas de química, emergem questões políticas, sociais, ambientais e éticas que podem e devem ser exploradas pelos professores das diversas disciplinas, entre as quais a geografia e a história.

Nessa mesma linha de multidisciplinaridade, optamos por um tópico relacionado à biologia que traz alguma esperança para erradicar de vez um dos principais problemas de saúde pública no mundo: a dengue. De vez? Bem, o artigo não faz a apologia irrestrita dos procedimentos da modificação genética, apenas mostra uma saída, mas deixa claro os efeitos que isso pode produzir, o que é bastante propício para o debate com os alunos. Em casos extremos, como em algumas regiões pobres do México, ao que parece, qualquer prejuízo no futuro será maior se as providências ficarem apenas no nível de campanhas de prevenção. Nas favelas do Rio de Janeiro, por exemplo, os surtos quase viraram epidemia, não fosse a ação efetiva de saneamento para impedir que a doença se alastrasse, mas ainda assim ela volta. Populações pobres como as de favelas estão na linha de frente dos problemas de educação e saúde, mas surpreendentemente o mesmo não ocorre quando se trata de mercado. Em boa parte delas percebe-se, não sem certa surpresa, um comércio informal ativo e inovador, que coexiste em simbiose com o mercado formal, como destaca o artigo Bazar globa-

CaPa: Fotografia de andrew hetherington

lizado, cujo tema sugerimos explorar na aula de geografia. Em assuntos como esse valem também os princípios da química verde, assinalados pelo professor Reinaldo Bazito, o entrevistado desta edição, em Meu percurso: evitar o desperdício, buscando a eficiência nos processos, porque o desperdício vira lixo, poluição, e certamente esse olhar quando se enfrentam os problemas na favela, é indispensável. Em meio a essas questões de saúde, ambiente e educação, apresentamos ainda uma técnica promissora, em busca do zero absoluto, estado em que as substâncias apresentam mudanças nas suas características que permitem a produção de novos e promissores materiais. E, ao lado disso, a geometria milenar do Japão traz um convite para a garotada exercitar-se e compreender um pouco mais essa linguagem universal e que, no fim, agrega todos os saberes. Boa leitura e boas aulas. Luiz Carlos Pizarro Marin redacaosciam@duettoeditorial.com.br

assInaturas GERENTE: Rosemery Andrade COORDENADOR DE VENDAS PESSOAIS: Antonio Carlos de Abreu CONSULTOR DE VENDAS: Rodrigo de Souza ExECUTIVA DE PONTO DE VENDAS: Viviane Cavalcante ANALISTA DE PROCESSOS: Cleide Orlandoni núCleO MultIMíDIa DIRETORA: Mariana Monné REDATORA DO SITE: Fernanda Figueiredo WEb DESIGNER: Rafael Gushiken COORDENADORA DE VENDAS WEb: Michele Lima sCIentIFIC aMerICan InternatIOnal EDITOR IN CHIEF: Mariette DiChristina ExECUTIVE EDITOR: Fred Guterl MANAGING EDITOR: Ricki L. Rusting CHIEF NEWS EDITOR: Philip M. Yam SENIOR EDITORS: Mark Fischetti, Christine Gorman, Anna Kuchment, Michael Moyer, George Musser, Gary Stix, Kate Wong DESIGN DIRECTOR: Michael Mrak

PHOTOGRAPHY EDITOR: Monica bradley PRESIDENT: Steven Inchcoombe ExECUTIVE VICE-PRESIDENT: Michael Florek SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL é uma publicação mensal da Ediouro Duetto Editorial Ltda., sob licença de Scientific American, Inc.

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NoTAS neurOCIÊnCIa

Doenças mentais numa placa

Nova técnica oferece aos cientistas uma visão sem precedentes de transtornos psiquiátricos complexos

enhum órgão do corpo humano é tão difícil de estudar como o cérebro. Enquanto os especialistas podem examinar células vivas do fígado, pulmão e coração, fazer uma biópsia do cérebro é desafiador por várias razões. A incapacidade de observar células nervosas em atividade dificulta os esforços dos cientistas para entender transtornos psiquiátricos. Mas os pesquisadores identificaram uma nova abordagem promissora capaz de revolucionar o estudo e o tratamento de enfermidades como esquizofrenia, autismo e transtorno bipolar. Um grupo liderado por pesquisadores do Instituto Salk de Estudos Biológicos, em La Jolla, Califórnia, transformou células da pele de um paciente com esquizofrenia em células-tronco adultas e depois promoveu o crescimento delas como neurônios. O enovelamento das células cerebrais resultante forneceu a primei-

neurônIOs originados de pacientes com esquizofrenia 6 SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL aula aberta

ra visão em tempo real da esquizofrenia humana em escala celular. Outro grupo, da Stanford University, converteu células de pele humana diretamente em células nervosas sem passar pelo estágio intermediário de células-tronco, tornando o processo potencialmente mais eficiente. Os grupos publicaram seus resultados recentemente na revista científica Nature. Os cientistas simularam a estratégia de “doença numa placa” para compreender melhor as células em forma de foice da anemia e de arritmias cardíacas. Mas o grupo do Instituto Salk, liderado pelo neurocientista Fred H. Gage, foi o primeiro a aplicar a abordagem para um transtorno neuropsiquiátrico geneticamente complexo. O grupo descobriu que neurônios originados de pacientes com esquizofrenia formaram menos conexões entre si que os de pacientes saudáveis; os pesquisa-

dores associaram esse déficit também à expressão alterada de aproximadamente 600 genes, quatro vezes mais do que já havia sido estudado. Em princípio, a abordagem pode melhorar terapias, permitindo que os psiquiatras examinem diversas drogas para encontrar a mais eficaz para cada paciente, avalia Gage. Apesar de a pesquisa ainda estar na fase preliminar, muitos neurocientistas estão otimistas com a abordagem. “O estudo abre espaço para uma infinidade de novas áreas de trabalho”, segundo Daniel Weinberger, diretor do Programa de Genética, Cognição e Psicose do Instituto Nacional de Saúde Mental dos Estados Unidos. Ainda não está claro que respostas a abordagem das células-tronco pode fornecer, mas o fato de tornar acessível o que parecia inacessível explora questões que até agora não podiam nem ser propostas. –Tim Requarth

Ilustração de John hersey

N


eDuCaçãO

Meninos e meninas…

A biologia pode desempenhar apenas um pequeno papel na desigualdade matemática entre os sexos

iluStração de tHoMaS FuCHS

Q

uando o então reitor da Harvard University, Lawrence Summers, propôs em 2005 que diferenças inatas entre homens e mulheres podiam ser responsáveis pela falta de mulheres nas posições superiores da ciência e engenharia (e posteriormente renunciou), ele estava se referindo à hipótese de maior variabilidade do sexo masculino. Mulheres, a hipótese afirma, são em média tão competentes matematicamente quanto homens, mas há uma maior dispersão inata na habilidade matemática masculina. Em outras palavras, uma proporção maior de homens tem problemas com matemática, mas uma proporção igualmente alta se supera devido a algo na maneira como o cérebro masculino se desenvolve. Isso supostamente explica por que meninos tendem a dominar competições e por que a quantidade de homens é bem maior que a de mulheres em departamentos de matemática em universidades de elite. Desde então, cientistas têm colocado a hipótese de variabilidade em teste e ela tem se mostrado falsa. No estudo mais ambicioso até o momento, o professor de matemática Jonathan Kane, da University of Wisconsin-Whitewater, e a professora de oncologia Janet Mertz, da University of WisconsinMadison, analisaram dados relativos ao desempenho matemático em 52 países, incluindo pontuações de competições de elite como a Olimpíada Internacional de Matemática. Especificamente, eles examinaram a variância – em linhas gerais,

se as pontuações são bem espalhadas. Dois padrões emergiram, eles relatam em um artigo da edição de janeiro da Notices of the American Mathematical Society. O primeiro é que a variância dos homens e das mulheres é essencialmente igual em alguns países. O outro é que a razão da variância entre homens e mulheres difere bastante de um país para outro: 0,91 a 1,52 (em que uma razão de 1 indica que a variância dos dois sexos é igual, e um número maior que 1 significa que as pontuações masculinas foram mais dispersas que as femininas). A descoberta de que a variância dos homens supera a das mulheres em alguns países mas é menor em outros e que a dispersão de ambos “por toda parte se equivale, sugerindo que isso não pode ser biologicamente inato a menos que você queira dizer que a genética humana é diferente em países diferentes”, argumenta Janet. “A vasta

maioria das diferenças entre o desempenho masculino e feminino deve refletir fatores sociais e culturais.” Quais? Uma pista vem da descoberta que um índice amplamente utilizado para medir a igualdade entre os sexos em um país, chamado Global Gender Gap Index (Índice Global de Desigualdade de Gênero), se correlaciona com a razão da pontuação de meninos versus meninas nos 5% dos melhores resultados em uma competição internacional de matemática chamada Pisa. Em alguns países, como a República Tcheca, a distribuição de pontuação matemática dos meninos e meninas foi quase idêntica. Outra pista de que diferenças de gênero no desempenho matemático não são inatas vem da diminuição da desigualdade entre os sexos. Nos Estados Unidos, a proporção entre meninos e meninas de pontuações acima de 700 na prova de matemática do SAT (Sistema de avaliação americano para ingresso nas universidades) caiu de 13:1 nos anos 70 para 3:1 nos anos 90. O professor de psicologia Stephen Ceci, da Cornell University, diz que a nova análise é “um argumento muito importante” no debate sobre as fontes de diferenças entre os sexos na carreira matemática. Mas, acrescenta, as descobertas não significam que a biologia não desempenha nenhum papel. Só porque a dieta afeta a altura humana, por exemplo, não significa que “a Natureza não é importante”. Agora que a hipótese de maior variabilidade masculina caiu por terra, a Natureza não parece mais tão importante quanto os cientistas imaginavam no passado. – Sharon Begley SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL aula aberta

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NoTAS COMIDa

Micro-ondas e a velocidade da luz

Novos truques da física para o mais subestimado utensílio doméstico

ocê pode encontrar um forno de micro-ondas em qualquer cozinha americana. Aliás, é a verdadeira ferramenta moderna de cozimento que está sempre à mão – mas esses aparelhos versáteis são lamentavelmente subestimados. Poucos veem qualquer ação culinária mais sofisticada do que o reaquecimento de alimentos ou a crepitação da pipoca. Isso é uma pena, porque um forno de micro-ondas, usado corretamente, pode cozinhar perfeitamente certos tipos de alimentos. Você pode usá-lo mesmo para calcular uma constante física fundamental do Universo. Isso não é possível num fogão a gás. Para obter o máximo de proveito do micro-ondas saiba que ele cozinha com ondas de luz, da mesma forma como um grill, exceto que as ondas luminosas têm quase 5 polegadas (12,2 cm) de pico a pico – maiores que o comprimento de onda da radiação infravermelha emitida pelas brasas. As micro-ondas são ajustadas a uma frequência (2,45GHz, geralmente) para que moléculas de água e, em menor grau, a gordura vibrem. Água e óleo na superfície externa dos demais alimentos absorvem a energia das micro-ondas e as transformam em calor; o ar do ambiente, pratos e paredes do forno não fazem isso. Raios não penetram muito profundamente, de modo que tentar cozinhar um assado inteiro em um forno de micro-ondas é uma receita para o desastre. Mas um peixe fino é outra história. Cozinheiros em suas cozinhas experimentais descobriram uma maneira fantástica de cozinhar tilápia no micro-ondas. Salpique um pouco de cebolinha e gengibre com vinho de arroz sobre o peixe inteiro, cubra-o com filme plástico e leve ao micro-ondas por seis minutos a uma potência de 600 watts. (Finalize com

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um fio de óleo de amendoim quente, molho de soja e óleo de gergelim.) O cozimento a 600 W é o que destaca muitos chefs. Para o calor de uma dada potência consulte a parte de trás do forno (800 W é típica). E depois multiplique esse número pela configuração de potência (que é dado ou como uma porcentagem ou em números de 1 a 10 representando 10%). Um forno de 1.000 W, por exemplo, produz 600 W com uma potência de ajuste de 60% (ou “6”). Para “fritar” salsa pincelada com óleo, cozinhe-a a 600 W por cerca de quatro minutos. Para secar tiras de carne marinada cozinhe a 400 W por cinco minutos, virando as tiras uma vez por minuto. Se você avançar um pouco mais na matemática pode realizar um experimento de cozinha que Albert Einstein teria amado: provar que a luz realmente se desloca a quase 300 milhões de me-

tros por segundo. Cubra um disco de papelão de uma caixa de pizza congelada com fatias de Velveeta [um tipo de queijo] e coloque-o no micro-ondas em baixa potência até várias manchas de queijo derretido aparecerem. (Se você não quiser girar o disco e o forno tiver um prato giratório, cubra-o com o papelão.) Meça a distância (em metros) entre os centros das manchas. Essa distância é a metade do comprimento de onda da luz, então se você dobrar esse número e multiplicar por 2,45 bilhões (frequência de ciclos por segundo), o resultado será a velocidade dos raios de micro-ondas dentro do forno. – W. Wayt Gibbs e Nathan Myhrvold Myhrvold é autor e Gibbs editor de Modernist cuisine: the art and science of cooking (The Cooking Lab, 2011).

ryan Matthew sMIth Modernist Cuisine llC

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FIsIOlOGIa

Voos olímpicos

Pesquisadores revelam alguns antigos mistérios dos gansos-da-índia, os pássaros que atingem o limite de voo

A

lpinistas no topo do Makalu, no Himalaia, se encantam com a vista de gansos-da-índia voando para seus refúgios de inverno. Os pássaros viajam a uma altitude de até 9 km, pouco abaixo dos aviões comerciais. Por muito tempo cientistas acreditaram que ventos fortes e correntes de ar ascendentes ajudavam os gansos nessa jornada. Uma equipe de pesquisadores liderada por Charles Bishop, da Bangor University, no País de Gales, testou essa teoria ao monitorar mais de uma dezena de gansos levando pequenas mochilas com transmissores de satélite que mostravam localização, velocidade e altitude de voo. Para surpresa dos pesquisadores, eles descobriram que em vez de voar no começo da tarde, quando o calor da terra pode criar correntes ascendentes acima de 19 km por hora, os gansos em geral voavam à noite ou durante as

primeiras horas da manhã, quando há, na verdade, correntes descendentes. Em um trabalho publicado recentemente em Proceedings of the National Academy of Sciences USA, a equipe apresenta uma teoria apontando que o ar mais frio e denso da manhã ou da noite permite aos gansos maior sustentação. O ar mais frio também ajuda a regular o calor do corpo e contém mais oxigênio, o que permite aos gansos voar mesmo em altitudes elevadas onde o ar é rarefeito. Bishop e seus colegas também ficaram impressionados ao descobrir que os gansos cruzam o Himalaia em um único dia, viajando à altitude de 6 km durante sete ou oito horas. Para cobrir distâncias tão longas em altitudes tão elevadas, os gan-

sos mostram aumento de 10 a 20 vezes no consumo de oxigênio. Em comparação, pássaros de baixa altitude como os gansos canadenses não conseguem níveis de metabolismo de descanso a 9 km. Asas maiores, pulmões maiores e uma rede de capilares densa em volta do músculo de voo, além de hemoglobinas que fazem o oxigênio fluir melhor para os pulmões, atuam em conjunto para manter o fluxo de oxigênio através de todo o sistema de circulação da ave, incluindo os músculos de voo. Compreender melhor a eficiência do organismo do ganso-daíndia em transportar oxigênio pode ajudar a elucidar o mecanismo da respiração humana. – David Godkin

O que é isso?

CortesIa de a*star InstItute of MaterIals researCh and engIneerIng, CIngapura (casulos); Minden picture (gansos)

U

m novo ciclo da seda: os bichosda-seda em Cingapura estão tecendo casulos de cores vibrantes. Uma equipe do Instituto de Pesquisa de Materiais e Engenharia, braço da principal agência governamental para a ciência e tecnologia, espera acabar com o processo trabalhoso e de uso intensivo de água de tingimento da seda, alimentando os bichos (Bombyx mori) domesticados com moléculas fluorescentes misturadas à sua dieta natural de pó de amora. As glândulas de produção de seda dos vermes assimilam o corante e o incorporam às fibras de seda produzidas, segundo a autora principal Natalia

C. Tansil. A seda luminescente, descrita em uma edição on-line recente da Advanced Materials, tem ainda aplicações potenciais na reconstrução de tecidos, pois permite uma clara – e vibrante – forma de monitorar matrizes implantadas para a reconstituição de tecidos ou de ossos. Mais pesquisas serão necessárias para esta aplicação biomédica, mas Natalia se mostra bem otimista de que um produto têxtil estará disponível dentro de poucos anos. – Ann Chin

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FÍSICA No ESPoRTE Do pingue-pongue aos raios cósmicos Sem a resistência do ar, as bolinhas atingiriam velocidades fantásticas, em um processo semelhante ao das partículas cósmicas POr FelIPe FábIO FrIGerI e OtaVIanO Helene uitos esportes são praticados com golpes que desferimos em um objeto – bola ou peteca, por exemplo – e para os quais usamos diretamente os membros e a cabeça, ou instrumentos, como raquetes e tacos. Entre essas práticas incluem-se o futebol e o pinguepongue, muito difundidas no Brasil, e outras mais raras no nosso país, como o beisebol e o críquete. Alguns são exóticos, pelo menos entre nós, como a pelota basca. E há, também, os mais populares, como o taco – que não precisa nada mais do que um pedaço de madeira, uma bola de meia e algo como uma garrafa de plástico ou uma latinha qualquer que possa servir de alvo (e, claro, uma calçada ou uma rua com vizinhos tolerantes). A característica comum a todos esses esportes é o choque entre dois objetos, sendo um deles mais leve que o outro. Tal característica permite-nos buscar na física o auxílio necessário para entender alguns aspectos dessas modalidades esportivas. Vamos examinar o que acontece no pingue-pongue. O que faz com que as bolinhas, ao serem rebatidas, se movimentem muito mais rapidamente do que as raquetes? Se não houvesse resistência do ar e as bolinhas não sofressem danos com o uso e, além disso, se os jogadores tivessem habilidade e rapidez suficientes para rebater todas as vezes, após algumas poucas raquetadas, elas poderiam adquirir velocidades fantasticamente altas. Examinar o choque entre esses dois objetos nem sempre é uma tarefa simples: a bola pode estar se movimentando em uma direção e ser rebatida em outra, ou girar em torno de si mesma, no 10 SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL aula aberta

chamado movimento com efeito. Para contornar essas dificuldades, podemos recorrer a uma prática comum na física: simplificar o problema e deixar os detalhes complicadores de lado. Assim, vamos examinar o choque entre a raquete e a bolinha ao longo de uma direção, sem efeito algum e esquecendo a resistência do ar. Para simplificar mais ainda, vamos supor que a massa do objeto que bate na bolinha (uma combinação entre a massa da raquete e da própria mão do jogador) é bem maior que a massa da bolinha (que não passa de três gramas). A figura 1 mostra aproximadamente o que acontece no mundo real. A figura 2 apresenta o problema simplificado. Essa simplificação nos leva, então, à situação de uma bolinha que se movimenta com velocidade v em direção à raquete, cuja velocidade é V na direção oposta e é muito mais pesada. Depois do choque, bolinha e raquete terão

novas velocidades e, para conhecê-las, precisamos saber como se dá a interação entre elas. Para isso, continuamos a simplificar o problema: vamos supor que haja conservação de energia mecânica nesse choque. Para calcular as velocidades depois do choque em função das velocidades antes do choque, precisamos escrever as equações de conservação da energia mecânica e de momento. Mas como não se trata de uma aula de física, vamos usar mais um truque, apelando para a intuição. Em vez de considerar a velocidade da bolinha e da raquete em relação à mesa, vamos examinar a velocidade da bolinha em relação à raquete (na aula de física tal procedimento seria explicado como mudança de referencial para outro no qual a raquete está parada). Nessa condição, a bolinha se desloca em direção à raquete com velocidade igual à soma algébrica das velocidades v e V, ou seja, v+V.

a bolinha de pingue-pongue se aproxima de uma raquete, que vai de encontro a ela, em sentido oposto. O mesmo problema é representado de maneira mais simplificada na figura 2.

Figura 1

Ilustrações: erIka onodera

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A figura 3 ilustra essa mudança. bolinha, esta se afastará da raquete com Quando um objeto bate em algo muito a mesma velocidade com que se aproximais pesado do que ele e não há perda mava (figura 3) e a raquete não terá sua de energia mecânica durante o choque, velocidade alterada. ele volta com a mesma velocidade que Agora, vamos desfazer a mudança de tinha antes do impacto, enquanto o referencial. Se a bolinha se afasta com veoutro objeto muito pesado continua locidade v+V da raquete e esta continua praticamente com a velocidade inalte- com a mesma velocidade V em relação à rada. Se isso também acontece no jogo mesa, então a velocidade da bolinha em de pingue-pongue, ou seja, se podemos relação à mesa será v+V+V=v+2V. Ou supor que a raquete e a mão de quem a seja, o aumento da velocidade da bolisegura são muito mais pesadas do que a nha por causa do choque com a raquete Figura 2

Figura 3

em relação à mesa, a bolinha de pingue-pongue se aproxima da raquete com velocidade v, e esta se aproxima da bolinha com velocidade V (de sentido contrário).

em relação à raquete, a bolinha se aproxima desta com velocidade v+V. Depois do choque, a bolinha se afasta da raquete com a mesma velocidade V+V (em módulo).

O que acontece com as bolinhas reais A resistência do ar faz com que as bolinhas percam energia e velocidade em suas viagens de uma raquete a outra. Assim, a cada nova raquetada que recebe, a bolinha ganha uma quantidade de energia aproximadamente igual àquela que perdeu desde a última raquetada. Portanto, elas não vão aumentando indefinidamente a velocidade, como aconteceria se não houvesse ar. Se quisermos saber mais sobre essa perda de energia por causa da resistência do ar, o assunto não é mais pingue-pongue nem choques, mas sim, a força de arrasto. Essa não é uma daquelas forças fundamentais da natureza, como a força gravitacional ou a força elétrica; ela é um efeito dinâmico complicado, descrito por equações empíricas, obtidas em experimentos e após algumas aproximações. A força de arrasto sobre um objeto de área frontal A, que atravessa um fluido qualquer (ar, por exemplo) de

densidade ρ, com velocidade v suficientemente alta (como as bolinhas de pingue-pongue) é dada por F=1/2ρv2CaA em que Ca é o coeficiente de arrasto, o qual depende da forma do objeto. (Para uma esfera, esse coeficiente é aproximadamente 0,5.) Essa força age no sentido oposto ao da velocidade do objeto, tentando parar seu movimento. A força de arrasto é a mesma que sentimos quando pedalamos rapidamente ou andamos contra um vento forte. É também a força que “segura” os veículos (tanto terrestres como aéreos e aquáticos) e os faz gastar combustível. Como se pode perceber, a equação acima é trabalhosa, pois a força depende da velocidade e a variação da velocidade depende da força. Mas, com paciência e recursos matemáticos adequados, podese fazer muita coisa com ela, como estudar o deslocamento de objetos através de fluidos.

é igual a duas vezes a velocidade da raquete! E quando essa bolinha se chocar com a raquete do adversário com essa velocidade v+2V? Ela ganhará uma velocidade adicional igual ao dobro da velocidade da outra raquete. Se não fosse a resistência do ar, que freia a bolinha em sua viagem de uma raquete à outra, sua velocidade iria aumentando a cada novo choque de um valor igual a duas vezes a velocidade da raquete. Após várias raquetadas, a bolinha de pingue-pongue poderia adquirir velocidades relativísticas! Mas é claro que isso não acontece, pois a bolinha, em sua viagem de uma raquete a outra, perderá velocidade (e energia cinética) por causa da resistência do ar. Essa perda de velocidade é tão intensa que para rebater bolinhas que venham muito rapidamente, nós nos afastamos da mesa, de modo que ela perca velocidade por efeito da resistência do ar. De qualquer forma, é esse efeito de ganho de velocidade que explica como é possível uma bolinha de pingue-pongue andar mais rápido do que a velocidade com que conseguimos dar nossas raquetadas. Esse efeito não acontece apenas com bolinhas e raquetes. Algumas partículas cósmicas – os tais raios cósmicos – que chegam à Terra têm velocidades próximas à da luz e energias enormes. Como elas adquirem tanta energia é uma questão ainda não resolvida e vários grupos de pesquisa se dedicam a estudar a questão. (Há um grande laboratório instalado na Argentina, do qual participam pesquisadores de muitos países, inclusive brasileiros, dedicado a entender esse fenômeno.) Uma das hipóteses para explicar esse ganho de energia é o elevado número de colisões com outras partículas bem mais pesadas, como se recebessem raquetadas cósmicas, uma depois da outra. Como não há praticamente nada que faça as partículas perderem energia, diferentemente do que ocorre com as bolinhas de pingue-pongue, elas ganhariam ■ quantidades enormes de energia. oS AUToRES Felipe Fábio Frigeri é mestrando e Otaviano Helene, professor, ambos do Instituto de Física da USP.

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CoMo FUNCIoNA COntrOle De CruZeIrO aDaPtatIVO

seu carro ainda vai ter um O

controle de cruzeiro – que mantém um veículo em velocidade constante – existe há décadas. Mas uma recente atualização poderá promover uma série de avanços que finalmente levariam ao há muito imaginado carro que se dirige sozinho. Com o controle de cruzeiro padrão, o motorista estabelece a velocidade desejada. O módulo de controle do motor acelera ou desacelera o carro usando o freio motor. O controle inteligente de cruzeiro também pode ativar os freios se o motor for insuficiente – por exemplo, quando o carro está descendo um declive. Mas nenhum sistema reconhece se o carro está se aproximando de um veículo mais lento à frente, o que força o motorista a acionar o freio. O controle de cruzeiro adaptativo usa radar de longo alcance ou o lidar (sigla para detecção e medição por laser, em inglês) para rastrear veículos diretamente à frente (ver ilustração abaixo). O motorista estabelece a velocidade assim como uma “distância à frente” de um a três segundos. Se o carro se aproxima de um veículo à frente, o sistema reduz a aceleração – e aciona o freio, se necessário, para ajustar a velocidade e manter constante o intervalo de tempo entre os veículos. Quando o veículo à frente muda de faixa, ou sai da estrada, o sistema retoma a velocidade estabelecida. Se o veículo à frente reduz a velocidade abaixo de um limite, como 24 km/h, o sistema se desativa e um alerta sonoro avisa o motorista para assumir a direção. Alguns fabricantes estão oferecendo a próxima geração de controle de cruzeiro adaptativo “para e continua”. O sistema

pode parar o carro e acelerá-lo de novo. Em alguns sistemas, se o carro para, o motorista deve pisar no acelerador ou apertar um botão a fim de colocar o carro novamente em movimento. Essa capacidade exige a instalação de radares de curto alcance que podem detectar os veículos (assim como pedestres) bem à frente e ao redor do para-choque dianteiro. Veículos autônomos já estão na mira dos fabricantes. “O controle de cruzeiro adaptativo possibilita muitas tecnologias independentes”, afirma Michael Thoeny, diretor de sistemas eletrônicos de segurança da Delphi Electronics & Safety, em Kokomo, Indiana. A adição de um sensor de curto alcance nos cantos traseiros do carro, para detecção de veículos no ponto cego do motorista, e de uma câmera de vídeo apontada para o para-brisa dianteiro basicamente permitiria ao carro manter-se em uma faixa, mudar seguramente de faixa e evitar colisões. Ao final, as mesmas tecnologias permitiriam a uma fileira de veículos deslocar-se em velocidade cadenciada por uma estrada. Será que os motoristas cederiam tanto controle? “Estamos em um processo de aprendizado que é uma via de mão dupla”, considera Andrew Whydell, gerente de planejamento de produto da TRW Automotive, na Inglaterra. “De um lado, os motoristas estão mais à vontade com dispositivos eletrônicos que assumem o comando, de outro os fabricantes aprendem como eles reagem a esses sistemas e os utilizam. A adição de radares abre a possibilidade de muitas outras funções automatizadas.” – Mark Fischetti

➔  O RADAR DE LONGO ALCANCE ou lidar (medição por laser) reflete no veículo à frente. O sistema detecta se o intervalo de tempo entre os veículos está ■ encurtando e emite um alarme se o intervalo diminuir perigosamente rápido. O radar de curto alcance (que está sendo introduzido) permite que o carro pare e parta automaticamente.

Radar de longo alcance Campo de visão: 10 a 20o Alcance prático: 1 a 200 metros Frequência: 77 gigahertz Radar de curto alcance Campo de visão: mais de 60o Alcance prático: 1 a 60 metros Frequência: 24 giga-hertz

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➔  CONTROLE DE CRUZEIRO (azul) monitora a velocidade da roda; o módulo de controle do motor abre ou fecha o ■ acelerador para manter a velocidade preestabelecida pelo motorista. O controle de cruzeiro adaptativo adiciona o radar ou lidar e outros equipamentos (vermelho) para monitorar outros veículos à frente e fechar o acelerador ou aplicar o freio para desacelerar o carro.

Câmera para desvio de faixa e visão noturna Câmera reserva

Indicador da direção da roda Alarme sonoro Mostrador no painel

Sensor para ponto cego

Atuador do freio Atuador do acelerador

Radar ou laser

Lâmpada de infravermelho próxima para iluminar visão noturna

Indicador da velocidade da roda Controlador do motor

➔  ■

Controle de Cruzeiro Adaptativo

80 km/h

100 km/h

Carro desacelera quando se aproxima de veículo mais lento

2 segundos 80 km/h

80 km/h

Carro mantém uma distância de tempo constante

5w InfographICs

100 km/h 80 km/h

Carro acelera quando obstáculo desaparece

VOCÊ sabIa?

FUTURAS OPÇÕES (verde) que aproveitam as tecnologias de cruzeiro poderiam incluir radar lateral e traseiro para detectar veículos no ponto cego do motorista. Uma câmera apontada para a frente ajudaria o radar a manter o carro dentro das faixas de rolamento e poderia contar com um mostrador de visão noturna no para-brisa para ajudar os motoristas a avistar objetos escondidos pela escuridão.  raDar Ou LIDAR: o controle adaptativo de cruzeiro com radar, geralmente oferecido como opcional em veículos, pode custar entre US$ 1.300 e US$ 2.400. Mas alguns fabricantes usam o lidar (medição por laser), que pode reduzir o custo pela metade ou mais. o raio laser, entretanto, não reflete bem em carros sujos e pode ser dispersado por neblina, chuva ou neve. Como resultado, alguns fabricantes estão trocando o lidar pelo radar e apostando que o volume de produção e processadores de sinais digitais mais rápidos reduzirão os custos.  VarreDura À Frente: os radares de controle de cruzeiro atuais têm uma antena fixa ou uma antena de varredura mecânica – que gira, melhorando as medições angulares. os fabricantes gostariam de substituir ambas as variedades por um radar de varredura eletrônica, que usa uma série de antenas fixas e algoritmos de software para varrer eletronicamente o raio, fornecendo um campo de visão ainda mais amplo. o equipamento também poderia realizar medição de distância de curto e longo alcance, eliminando a necessidade de dois sistemas separados. Algumas poucas unidades iniciais estão no mercado, mas são muito caras. SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL aula aberta

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NEURoEDUCAção

Como desenvolver um melhor aprendizado POr Gary stIX

L

ucas Kronmiller, de 8 meses, acaba de ter grande parte da superfície da cabeça carequinha ajustada numa touca com 128 eletrodos. Diante dele, um assistente de pesquisa sopra bolhas freneticamente para entretê-lo, mas Lucas parece calmo e alegre. Afinal, o Laboratório de Estudos sobre a Infância, da Rutgers

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University, já não é novidade para ele. Lucas frequenta esse espaço desde os 4 meses de idade. Ele e mais de mil jovens nos últimos 15 anos estão ajudando April A. Benasich e suas colegas a desvendar se a criança, mesmo na mais tenra idade, terá dificuldades de linguagem, uma carga difícil no início do ensino fundamental.

fotografIa de andrew hetherIngton

Estudos do cérebro sugerem novos caminhos para melhorar a leitura, a escrita, a aritmética – e até mesmo as aptidões sociais


tOuCa esPeCIal registra sinais elétricos do cérebro de elise Hardwick, na foto com 1 ano, o que está ajudando cientistas a verificar como as crianças mais novas processam sons que formam os blocos de construção da linguagem.

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April está entre os cientistas de um grupo que emprega técnicas de gravação do cérebro para entender os processos essenciais que fundamentam a aprendizagem. A nova ciência da neuroeducação busca respostas a perguntas que sempre intrigaram os psicólogos cognitivos e os pedagogos. É o caso, por exemplo, da capacidade do recém-nascido de processar sons e imagens relacionados à aptidão da criança para aprender letras e palavras, alguns anos mais tarde. O que significa a média de capacidade de concentração mental de um jovem em idade pré-escolar para o posterior sucesso acadêmico? O que os educadores podem fazer para promover aptidões sociais das crianças – também essenciais na sala de aula? Esses estudos podem complementar a riqueza de conhecimento estabelecida pelos programas de pesquisa em psicologia e educação. Também prometem oferecer novas ideias, fundamentadas na ciência do cérebro, para melhorar o aprendizado dos alunos e preparar bebês e crianças para a leitura, escrita, aritmética e sobrevivência na complexa rede social da creche e além dela. Grande parte desse trabalho concentra-se nos primeiros anos de vida e nos anos iniciais do ensino fundamental, pois alguns estudos mostram que o cérebro tem maior capacidade de mudança nesse momento. O MOMentO “aHá!” April estuda anomalias no modo como o cérebro de crianças mais jovens percebe o som, processo cognitivo fundamental para a compreensão da linguagem, a qual, por sua vez, forma a base para a competência em leitura e escrita. A ex-enfermeira, que batalhou até obter dois doutorados, concentra-se no que chama de o momento “ahá!” – uma transição abrupta na atividade elétrica do cérebro, sinalizando que algo novo foi reconhecido. Os cientistas do laboratório de April, em Newark, Nova Jersey, expõem Lucas e outros bebês a tons de certa frequência e duração. Depois, gravam uma mudança nos sinais elétricos gerados no cérebro quando uma frequência diferente é tocada. Em geral, o traço eletroencefalográfi16 SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL aula aberta

co (EEG) desce em resposta à mudança, indicando que o cérebro basicamente diz: “Sim, algo mudou”; um atraso no tempo de resposta para os tons diferentes aponta que o cérebro não detectou o som com rapidez suficiente. A pesquisa descobriu que esse padrão lento de atividade elétrica aos 6 meses pode prever problemas linguísticos dos 3 aos 5 anos de idade. Diferenças na atividade que persistem durante os 3-4 anos e na idade pré-escolar da criança podem predizer problemas no desenvolvimento dos circuitos cerebrais que processam as transições rápidas durante a percepção das unidades básicas do discurso. Se as crianças deixam de ouvir ou processar os componentes do discurso – vamos dizer, um “da” ou um “pa” – com a rapidez necessária, aos 3-4 anos, elas podem demorar “a questionar o som” de letras escritas ou sílabas na mente que mais tarde podem impedir fluência na leitura. Essas descobertas oferecem confirmação mais rigorosa de outra pesquisa de April, que mostra que as crianças que deparam com problemas no início do processamento desses sons saem-se mal em testes psicológicos de linguagem oito ou nove anos mais tarde. Se April e outros conseguem diagnosticar problemas futuros de linguagem em bebês, também podem conseguir corrigi-los, explorando a plasticidade inata do cérebro em desenvolvimento – sua capacidade de mudar, em resposta a novas experiências. Eles podem até mesmo melhorar o funcionamento básico de um cérebro de bebê que está se desenvolvendo normalmente. “O melhor momento para ter certeza de que o cérebro está se organizando de maneira ideal para o aprendizado talvez seja na primeira parte do primeiro ano”, avalia ela. Os jogos, mesmo no berço, podem ser uma resposta. April e sua equipe criaram um jogo que treina o bebê a reagir à mudança de tom girando a cabeça ou movendo os olhos (ações detectadas por um sensor de rastreamento). Quando o movimento ocorre, um trecho de vídeo é reproduzido como recompensa pelo esforço. Em um estudo preliminar relatado no final de 2011, este treinamento do cérebro para bebês, praticado por um pe-

ríodo de semanas, permitiu que um grupo de 15 bebês saudáveis reagisse mais rapidamente aos tons que um grupo de controle. April espera que sua pesquisa confirme que o jogo também possa ajudar crianças deficientes a responder mais rapidamente no processamento desses sons. Ela começou a conversar com um criador de brinquedos interessado em desenvolver um móbile que poderia ser colocado na lateral do berço, em casa, para treinar as crianças na percepção de sequências rápidas de som. O sensO nuMérICO A flexão precoce dos músculos cognitivos também pode ajudar bebês a sintonizar rudimentos de aptidões matemáticas. Stanislas Dehaene, neurocientista do Instituto Nacional Francês de Saúde e Pesquisas Médicas, é líder no campo da cognição numérica e vem tentando desenvolver maneiras de ajudar crianças com dificuldades precoces de matemática. Os bebês têm certa capacidade de reconhecer números desde o nascimento. Quando a aptidão não está em vigor desde o início, segundo Dehaene, uma criança pode ter dificuldade com aritmética e matemática avançada, posteriormente. Intervenções que construam esse “senso numérico”, como Dehaene o chama, podem ajudar o aluno lento a evitar anos de dificuldades na aula de matemática. A comunidade da neurociência vem acumulando um corpo de pesquisas evidenciando que os seres humanos e outros animais têm um sentido numérico básico. É evidente que os bebês não saem do ventre realizando equações diferenciais na cabeça. Mas as experiências descobriram que as crianças de 3-4 anos costumam buscar pacotes de guloseimas que têm mais doces. Outras pesquisas demonstraram que mesmo crianças de apenas alguns meses compreendem o tamanho relativo. Se veem cinco objetos sendo escondidos atrás de uma tela e depois mais cinco adicionados ao primeiro conjunto, transmitem surpresa ao verem apenas cinco quando a tela é retirada. Os bebês também parecem nascer com outras habilidades matemáticas inatas. Além de campeões em estimativa, eles


Tonificação da Linguagem, Educação Precoce no Berço Cientistas da Rutgers University desenvolveram testes para determinar se os bebês com audição normal processam os sons de modo profundo dentro do cérebro (gráfico de cima). Eles estão analisando se um jogo criado por eles (gráfico de baixo) pode preparar crianças mais novas a falar, ouvir, ler e escrever À espera de “ahá!” O Laboratório de Estudos sobre a Infância da Rutgers coloca uma touca de eletrodos em bebês para registrar sua atividade cerebral enquanto ele ouvem sons variados. Primeiro, tons de alta frequência (A abaixo), que estimulam determinado padrão de ondas cerebrais (à esquerda). Tons de alturas diferentes (B) se intercalam com os tons iniciais e provocam uma mudança temporária na onda cerebral (a resposta ahá!) conforme o cérebro detecta a mudança (à direita). Uma resposta mais lenta ou mais fraca a esta alteração súbita na altura pode predizer problemas posteriores de linguagem. Padrão auditivo 1

Padrão auditivo 2

Tons A

Tons A

Silêncio

Tons b

Tempo

Tempo

Padrão de ondas cerebrais 1

Padrão de ondas cerebrais 2

Tempo

Tempo Resposta Ahá!

um jogo para bebês Os bebês na Rutgers podem aprender a processar a altura (frequência do som) de forma mais eficiente enquanto também se divertem. Uma criança aprende a virar a cabeça em resposta aos tons b (à esquerda), mas não aos tons A (à direita), e é recompensada com um trecho de um vídeo na resposta correta. O ritmo de sequências de tons se acelera, e a criança aprende a responder cada vez mais com mais precisão, nesse ritmo acelerado. Tons A

Tons b

Ilustração de Bryan ChrIstIe, gráfICos de Jen ChrIstIansen; fontes: CynthIa roesler, aprIl a. BenasICh, teresa realpe e naseeM Choldhury rutgers university

Recompensa visual para uma resposta correta de virada de cabeça

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conseguem distinguir números exatos, mas apenas até três ou quatro. Dehaene foi fundamental na identificação de uma região do cérebro, uma parte do lobo parietal (sulco intraparietal), onde os números e as quantidades aproximadas são representados. (Coloque a mão sobre a parte de trás no topo da cabeça para localizar o lobo parietal.) A capacidade de estimar o tamanho do grupo, também presente em golfinhos, ratos, pombos, leões e macacos, é provavelmente uma vantagem evolutiva prática para avaliar se o seu clã deve lutar ou fugir diante de um inimigo e para saber quais árvores carregam mais frutos para colher. Dehaene, juntamente com o linguista Pierre Pica, do Centro Nacional de Pesquisa Científica, na França, e seus colegas descobriram mais evidências dessa habilidade instintiva trabalhando com os índios mundurucus na Amazônia brasileira, uma etnia que tem apenas um léxico elementar para os números. Seus membros adultos conseguem dizer se uma matriz de pontos

é maior que a outra, mas a maioria é incapaz de responder quantos objetos permanecem quando quatro objetos são retirados de um grupo de seis. Este sistema de aproximação é a base sobre a qual a matemática mais sofisticada é construída. Qualquer déficit nessas capacidades inatas pode significar problemas posteriores. No início da década de 90, Dehaene lançou a hipótese de que as crianças constroem em seu sistema interno de estimativa figurada cálculos mais sofisticados à medida que crescem. Nos últimos dez anos, vários estudos descobriram que o funcionamento deficiente do sistema de estimativa numérica primitiva em jovens pode prever que uma criança vai se sair mal em aritmética e nos testes de desempenho padrão de matemática a partir dos anos fundamentais. “Percebemos agora que o aprendizado de um domínio, como a aritmética, tem de ser fundamentada em determinados conhecimentos básicos que estão disponíveis já na infância”, analisa Dehaene.

Acontece que a “discalculia” (o equivalente computacional da dislexia), evidenciada por atraso nas habilidades computacionais, afeta 3% a 6% das crianças. A “discalculia” recebe muito menos atenção de educadores que a dislexia para a leitura, mas ela pode ser tão incapacitante quanto. “Eles ganham menos, gastam menos, são mais propensos a ficar doentes e a ter problemas com a lei e precisam de mais ajuda na escola”, observa um artigo de revisão publicado na Science em maio passado. Como na linguagem, a intervenção precoce pode ajudar. Dehaene e sua equipe desenvolveram um jogo de computador simples com o qual esperam aumentar a aptidão matemática. Chamado Corrida dos Números, ele exercita essas habilidades básicas em crianças de 4-8 anos. Numa versão, os jogadores devem escolher a quantidade maior entre dois conjuntos de moedas de ouro antes que um adversário controlado pelo computador roube a pilha maior. O jogo se adapta automaticamente à aptidão do

Desde o momento em que nascemos, temos algum conceito de número. Crianças com déficit nessa aptidão inata muitas vezes têm dificuldades posteriores. Stanislas Dehaene e seus colegas criaram um jogo, a Corrida dos Números, para reforçar a capacidade de estimar quantidades. A criança calcula que um grupo de moedas de ouro é

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maior antes que o avatar-animal do computador possa roubar a pilha maior (em cima à esquerda). Um palpite correto da criança avança seu avatar um número equivalente de espaços; o perdedor avança um número igual à menor quantidade de moedas (abaixo à direita). O vencedor é quem primeiro chegar ao fim da linha de números.

Ilustração de QuICkhoney; ModIfICado a partIr de “prInCIples underlyIng the desIgn of ‘the nuMBer raCe’, an adaptatIve CoMputer gaMe for reMedIatIon of dysCalCulIa”, por anna J. wIlson, stanIslas dehaene, phIlIppe pInel, susannah k. revkIn, laurent Cohen e davId Cohen, eM Behavioral and Brain Functions, vol. 2, 2006

nascido para Calcular


jogador, e nos níveis mais altos a criança deve adicionar ou subtrair o ouro antes de fazer uma comparação para determinar a pilha maior. Se a criança ganhar, avança uma série de passos equivalente ao ouro que acabou de conquistar. O primeiro jogador a chegar à última etapa no tabuleiro virtual é o vitorioso. O software de código aberto, traduzido em oito línguas, não faz reivindicações hiperbólicas sobre os benefícios do treinamento do cérebro. Mesmo assim, mais de 20 mil professores baixaram o software de um instituto de pesquisa apoiado pelo governo na Finlândia. Atualmente, está sendo testado em vários estudos controlados para verificar se ele impede a “discalculia” e se ajuda crianças saudáveis a reforçar seu senso numérico básico. COntrOle-se Os fundamentos cognitivos da boa aprendizagem dependem muito do que os psicólogos denominam função executiva, termo que abrange atributos cognitivos como a capacidade de atenção, de retenção do que acabou de ser visto ou ouvido no bloco de anotações mental da memória operacional, e de postergação da gratificação. Esses recursos podem prever o sucesso na escola e até mesmo no mundo do trabalho. Em 1972, um famoso experimento da Stanford University: “Aqui está um marshmallow, e eu vou te dar outro se você não comer este até eu voltar”, mostrou a importância da função executiva. As crianças que conseguiam esperar, por mais que quisessem o doce, saíram-se melhor na escola e mais tarde na vida. Durante os últimos dez anos especialistas têm acalentado a ideia da função executiva como uma aptidão passível de ser ensinada. Um currículo educacional denominado Tools of the Mind (Ferramentas da mente) tem obtido sucesso em alguns bairros escolares de baixa renda, onde as crianças normalmente não se saem tão bem academicamente se comparadas com as de bairros mais ricos. O programa treina crianças a resistir às tentações e distrações e a praticar tarefas projetadas para melhorar a memória operacional e o pensamento flexível. Em um exemplo de uma tarefa de autocontrole, uma criança pode dizer

Cinco mitos sobre o cérebro

Algumas ideias amplamente difundidas sobre a maneira como as crianças aprendem podem levar educadores e pais a adotar princípios de ensino equivocados. mito:

Os seres humanos usam apenas 10% do cérebro.

fato O mito dos 10% (por vezes elevado a 20) é mera lenda, perpetrado recentemente pelo enredo do filme Sem limites, que gira em torno de uma droga milagrosa que dota o protagonista de memória prodigiosa e poderes analíticos. Na sala de aula, professores podem incentivar os alunos a se esforçar mais, mas isso não vai acender os circuitos neurais “não utilizados”; o desempenho acadêmico não melhora simplesmente ao aumentar o volume neural. mito: as

pessoas com ênfase no “cérebro esquerdo” ou “direito” são diferentes.

fato O argumento de que temos um cérebro esquerdo racional e um intuitivo e artístico do lado direito é lenda: os seres humanos usam os dois hemisférios do cérebro para todas as funções cognitivas. A noção de cérebro esquerdo/cérebro direito se originou da constatação de que muitos (embora nem todos) processam a linguagem mais no hemisfério esquerdo e as habilidades espaciais e expressão emocional mais no lado direito. Os psicólogos vêm usando a ideia para explicar distinções entre os diferentes tipos de personalidade. Na educação, surgiram programas que defendem menos dependência em atividades racionais do “cérebro esquerdo”. Estudos de imagens cerebrais não mostram nenhuma evidência do hemisfério direito como um local de criatividade. E o cérebro recruta os dois lados, esquerdo e direito, tanto para a leitura quanto para a matemática.

MItO: Você deve falar uma língua antes de aprender outra.

fato Crianças que aprendem inglês ao mesmo tempo que o francês não confundem uma língua com a outra. Essa ideia de idiomas interferentes sugere que diferentes áreas do cérebro competem por recursos. Na verdade, as crianças que aprendem dois idiomas, mesmo concomitantemente, obtêm um conhecimento mais generalizado da estrutura da linguagem como um todo.

MItO: Cérebro de homem e cérebro de mulher diferem em aspectos que ditam a capacidade de aprendizagem. fato Existem diferenças no cérebro de homens e no de mulheres, e a fisiologia distintiva pode resultar em diferenças na forma como os cérebros operam. Mas nenhuma pesquisa demonstrou diferenças específicas, quanto ao gênero, em como as redes de neurônios se conectam ao aprendermos novas habilidades. Mesmo que possam surgir algumas diferenças entre os gêneros, provavelmente serão pequenas e baseadas em médias, ou seja, não serão necessariamente relevantes para qualquer indivíduo.

MItO: Cada criança tem um estilo de aprendizagem especial.

fato A noção de que um aluno tende a aprender melhor ao favorecer uma forma especial de entrada sensorial – um “aprendiz visual” em oposição ao “auditivo” – não recebeu muita validação em estudos reais. Devido a esse e a outros mitos, as percepções públicas parecem ter sobrepujado a ciência. Uta Frith, neurocientista que conduziu um painel britânico que observava a promessa da neuroeducação, instiga os pais e educadores ao tratar o assunto com cuidado: “Há uma demanda enorme por parte do público em geral por informações sobre a neurociência para a educação. Em consequência, há um suprimento enorme de métodos totalmente carentes de testes e experimentos e não muito científicos”.

FOntes: Mind, brain, and education science, por Tracey Tokuhama-Espinosa (W. W. Norton, 2010);

Understanding the brain: the birth of a learning science (OECD, 2007); Organização para Cooperação

e Desenvolvimento Econômico – Reunião Ministerial sobre Educação, 4 e 5 de novembro de 2010.

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a si mesma em voz alta o que fazer. Essas técnicas são potencialmente tão poderosas que nos centros de ensino superior economistas agora contemplam medidas de política pública para melhorar o autocontrole, como forma de “melhorar a saúde física e financeira da população e reduzir os índices criminais”, segundo os autores de um estudo publicado na edição de fevereiro de Proceedings of the National Academy of Sciences USA. As recentes e corroboradas descobertas dos laboratórios de neurociência foram e revelaram que o enfado na prática de resistir a marshmallows metafóricos pode não ser necessário. O treinamento musical pode funcionar bem. Repetindo o Grito de guerra da mãe tigre, eles estão descobrindo que a prática assídua de instrumentos musicais pode resultar em recompensa em sala de aula, semelhante à lógica da “mãe tigre”, em que a autora Amy Chua insistiu que suas filhas passassem horas intermináveis ao violino e ao piano. A prática de um instrumento musical parece melhorar a atenção, a memória operacional e o autocontrole. Algumas pesquisas que propiciaram essas descobertas foram feitas por um grupo de neurocientistas liderados por Nina Kraus, da Northwestern University. Nina, chefe do Laboratório de Neurociência Auditiva de lá, cresceu com uma paisagem sonora diversificada em casa. A mãe, musicista clássica, falava com a futura neurocientista em seu italiano nativo, e Nina ainda toca piano, violão e bateria. “Eu adoro! – isso toma grande parte da minha vida”, enfatiza ela, embora se considere “apenas uma musicista picareta.” Nina usou registros de EEG para medir como o sistema nervoso codifica altura, tempo e timbre de composições musicais e se as alterações neurais resultantes da prática de música melhoram as faculdades cognitivas. Seu laboratório descobriu que o treinamento musical melhora a memória operacional e, talvez mais importante, torna os alunos melhores ouvintes, permitindo que abstraiam o discurso da atmosfera de bagunça coletiva que, por vezes, prevalece na sala de aula. 20 SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL aula aberta

O treinamento musical como tônico cerebral ainda está em sua infância, e várias questões permanecem abertas sobre exatamente que tipo de prática melhora a função executiva: tudo bem se você tocar piano ou violão, ou se a música foi composta por Mozart ou pelos Beatles? As aulas de música ajudarão, de forma crítica, os alunos com dificuldades de aprendizado, ou que venham de escolas de bairros de baixa renda? Mas Nina aponta para a evidência prática sugerindo que o impacto do treinamento musical se estende até mesmo às aulas acadêmicas. O Harmony Project oferece educação musical para jovens de baixa renda, em Los Angeles. Nos últimos anos, dezenas de estudantes se formaram no ensino médio e foram para a faculdade, sendo em geral o primeiro da família a fazê-lo. A fundadora do programa Margaret Martin convidou Nina a usar uma versão móvel de seus sensores de EEG e do software de processamento de som para medir como a música afeta as crianças do programa. A musicista é defensora do violão no lugar de jogos cerebrais. “Se os alunos têm de escolher como gastar o tempo entre um jogo de computador que supostamente aumenta a memória ou um instrumento musical, não há dúvida, na minha mente, sobre qual será mais benéfico para o sistema nervoso”, avalia Nina. “Se você está tentando copiar um lead de guitarra, é preciso mantê-lo na cabeça e tentar reproduzi-lo várias vezes por meio de prática insistente.” alerta COntra O eXaGerO Conforme as pesquisas sobre os mecanismos cerebrais ocultos no que se refere às “quatro competências” – as três tradicionais, mais o controle de impulsos como o quarto – prosseguem, muitos cientistas envolvidos em neuroeducação se esforçam para evitar a promoção exagerada das intervenções em teste. Estão ansiosos para traduzir suas descobertas em auxílio prático para as crianças, mas também têm bastante consciência de que a pesquisa ainda tem um longo caminho a percorrer. Sabem, ainda, que os professores e os pais já são bombardeados por vários produtos confusos e não testados para a

melhora no aprendizado e que algumas ferramentas muito elogiadas se mostraram decepcionantes. Em um desses casos, uma pequena indústria se desenvolveu há vários anos em torno da ideia de que apenas ouvindo uma sonata de Mozart um bebê poderia se tornar mais inteligente, tese que não resiste a um teste mais apurado. A pesquisa de Nina sugere que, para obter qualquer benefício, é preciso realmente tocar um instrumento, exercitar áreas de processamento auditivo no cérebro: quanto mais praticar, melhor a sua capacidade de distinguir sutilezas no desenvolvimento de sons. Mas não basta apenas ouvir. Da mesma forma, mesmo algumas técnicas de treinamento cerebral que afirmam ter provas científicas sólidas de sua eficácia vêm sendo questionadas. Uma meta-análise que apareceu na edição de março da revista Journal of Child Psychology and Psychiatry revisou estudos do que é provavelmente o método mais conhecido entre todos os softwares de treinamento do cérebro chamado Fast ForWord, desenvolvido por Paula A. Tallal, da Rutgers, Michael Merzenich, da University of California, São Francisco, e seus colegas. A análise não encontrou qualquer evidência de eficácia no auxílio a crianças com dificuldades na linguagem ou leitura. Assim como acontece com os métodos usados por April, companheira de pós-doutorado anterior de Paula, o software tenta melhorar déficits no processamento de som que podem levar a problemas de aprendizagem. A meta-análise provocou uma refutação firme da Scientific Learning, a criadora do software, que alegou que os critérios de seleção foram restritivos demais, que a maioria dos estudos na análise foi mal aplicada e que o software foi aperfeiçoado após os estudos terem sido conduzidos. O refrão clichê – é preciso mais pesquisa – aplica-se de forma ampla em muitos empreendimentos na neuroeducação. O jogo dos números de Dehaene ainda necessita de ajustes antes de receber larga aceitação. Um estudo controlado recente mostrou que o jogo ajudou as crianças a comparar números, embora essa conquista não tenha se transformado em saber contar melhor ou em aptidões


O melhor treinamento do cérebro: tocar um instrumento

Córtex cerebral

O treinamento musical intensivo desde tenra idade promove aptidões além da mera capacidade de tocar um instrumento. A concentração do músico sobre a acústica fina do som ajuda a compreensão da linguagem e promove as habilidades cognitivas: atenção, memória operacional e autocontrole. Melhores ouvintes Os músicos percebem o som mais claramente que os não músicos porque praticar treina o cérebro todo. Os sons de um instrumento viajam da cóclea no ouvido interno até o tronco cerebral primitivo antes de se deslocar para o córtex, um lócus de funções de alto nível do cérebro, e depois voltar novamente ao tronco cerebral e à cóclea. este ciclo de alimentação permite que o músico recrute várias áreas do cérebro para produzir, digamos, a altura adequada para uma canção. O monitoramento de um sinal elétrico no tronco cerebral (linha amarela do gráfico) revela a sensibilidade apurada do músico quanto à altura: o músico percebe uma onda sonora entrando (linha vermelha) com mais precisão que quem não é músico.

Não músico

Músico 140

Som

Tronco cerebral

140

Via de sinal generalizado (hertz)

Frequência (hertz)

Som de entrada

90

40 Ilustração de Bryan ChrIstIe, gráfICos de Jen ChrIstIansen; fonte: “MusICal experIenCe shapes huMan BraInsteM enCodIng of lInguIstIC pItCh patterns”, por patrICk C. M. wong, erIka skoe, nICole M. russo, tasha dees e nIna kraus, eM nature neuroscience, vol. 10, no4, aBrIl de 2007 (gráfICos)

90 Sinal do tronco cerebral

Tempo

40

aritméticas. Os pesquisadores esperam resolver esses problemas com a nova versão que está sendo lançada. No entanto, outra descoberta questionou se o treinamento musical melhora a função executiva e, assim, estimula a inteligência. Em um campo emergente, muitas vezes um estudo contradiz o outro, apenas para ser seguido por um terceiro que contesta os dois primeiros. Esta trajetória em ziguezague permeia toda a ciência e, às vezes, leva a alegações superestimadas. Em neuroeducação os professores e pais, às vezes, se tornam vítimas de publicidade de softwares e programas educacionais “baseados em ciência”. “É confuso. É desconcertante”, avalia Deborah Rebhuhn, professora de matemática na Center School, uma instituição de educação especial em Highland Park, Nova Jersey, que aceita alunos de escolas públicas de todo o estado. “Não sei o que experimentar. E não há

Tempo

evidência suficiente para ir até o diretor da escola e dizer que algo funciona.” aFInaçãO DesDe a Pré-esCOla Cientistas que passam os dias meditando sobre as formas de ondas do eletroencefalograma e os complexos padrões digitais das imagens de ressonância magnética percebem que ainda não podem oferecer recomendações mais definitivas baseadas em neurociência para melhorar a aprendizagem. Mas o trabalho está levando a uma visão do que seria possível, talvez para a geração Z ou seus descendentes. Considere o ponto de vista de John D. E. Gabrieli, professor de neurociência, que participa de um programa de colaboração entre a Harvard e o Massachusetts Institute of Technology. Em artigo de revisão na Science em 2009, Gabrieli supôs que, finalmente, os métodos de avaliação baseados no cérebro, combinados com os

testes tradicionais, o histórico familiar e talvez os testes genéticos, pudessem detectar problemas de leitura aos 6 anos e permitir a intervenção precoce intensiva, que poderia eliminar muitos casos de dislexia entre crianças em idade escolar. n Para conhecer mais the number sense: how the mind creates mathematics. Edição revista. Stanislas Dehaene. oxford University Press, 2011. Maturation of auditory evoked potentials from 6 to 48: prediction to 3 and 4 year language and cognitive abilities. Naseem Choudhoury e April A. Benasich, em Clinical Neurophysiology, vol. 122, págs. 320-338, 2011. Mind, brain, and education science. Tracey Tokuhama-Espinosa. W. W. Norton, 2010. laboratório de neurociência auditiva de nina Kraus na northwestern university: www.brainvolts. northwestern.edu Scientific american on-line: Assista ao vídeo da pesquisa de April A. Benasich em www.sciam.com.br

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GEoGRAFIA

bazar globalizado Barracos, favelas e mercados de rua têm surpreendido pela visão inovadora POr rObert neuwIrtH

e assentamentos irregulares

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Stuart Franklin Magnum Photos

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ulheres manobram canoas primitivas conduzindo-as por estreitos meandros de água salobra. Mergulham os remos, cautelosas, e deslizam suavemente diante de casas construídas com sucata, suspensas por finas estacas que mantêm as estruturas só um pouco acima do nível da maré. Aqui e ali uma cabeça curiosa desponta para ver quem ou o que está passando. No pequeno ancoradouro onde as mulheres atracam os barcos a linha d’água é marcada por um trabalho sem fim. Algumas pessoas ocupam as áreas mais rasas, compactando camadas de lixo para recompor o solo de um tom castanho escuro. Nas proximidades, sob uma tenda coberta de sapé, numa das enseadas alagadas roubadas do mar, uma mulher acende um fósforo e ateia fogo a um monte de lascas de madeira e serragem. Uma névoa suave e esfumaçada se eleva pelo ar espesso. Lembranças de Makoko, uma das mais famigeradas comunidades de posseiros em Lagos, na Nigéria – metrópole presa entre a moderatM nidade e a miséria. Com centenas de modos de transferência Protocolo de assíncronos (ATM, na sigla em inglês), recordes de centros de comunicação que permite a internet e milhões de telefones celulares, essa cidade agitada e transmissão supercongestionada com 8 milhões a 17 milhões de habitande pacotes de tes (dependendo de onde se traça a linha de contorno ou de dados em alta velocidade. quem faz a contagem) está conectada à grade global. Centro internacional de negócios empresariais e capital comercial do país mais populoso da África, Lagos atrai perto de 600 mil novos visitantes todos os anos. Mas a maioria dos bairros, mesmo alguns dos melhores, não dispõe de água encanada, saneamento básico e eletricidade. Makoko – parte sobre terra firme, FaVelas número de favelas é variável. parte flutuando sobre lagoas – é uma das comu- o À medida que se tornam urbaninidades mais carentes da megalópole. zadas, as favelas passam à conBairros como esse existem no mundo todo. dição oficial de bairro. o termo é usado para designar As 600 favelas do Rio de Janeiro, que se esten- complexo um grupo de favelas que ocudem nas águas da baía de Guanabara e se alas- pam áreas contíguas. Em 2010, tram pelas encostas de morros de praias famosas o Brasil tinha quase 12 milhões como Copacabana e Ipanema, abrigam 20% de pessoas vivendo em favelas

O MerCaDO De OsHODI, no maior cruzamento de estradas na parte norte de lagos, nigéria, foi um empreendimento promissor – até que uma invasão policial levou à sua demolição em 2009.


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PONTOS CULMINANTES

Regiões menos urbanizadas do mundo, ásia e áfrica, verão sua população transformar-se de rural em urbana em 2023 e em 2030, respectivamente FONTE: un-HaBitat

dos habitantes da cidade. Inúmeros cortiços em Mumbai alinham-se em aterros malcheirosos do riacho Mahim que margeiam a rodovia Reay, espremidos contra os trilhos das ferrovias nos subúrbios. Metade da população de Mumbai é formada por posseiros, que vivem em terras que legalmente não lhes pertencem. Kibera, no Quênia, onde talvez viva 1 milhão de pessoas – uma das maiores concentrações de cabanas de barro da África subsaariana –, está a alguns passos do centro de Nairóbi, mas não dispõe de eletricidade e saneamento básico, e as pessoas que vivem lá pagam pela água potável cerca de 20 vezes mais que as que vivem em bairros legalizados. MerCaDOs Flutuantes Quando um bairro se alastra sobre a água como Makoko, não é possível simplesmente abrir a porta e sair à rua para fazer compras. Ao contrário, os produtos é que chegam até as casas, e as mulheres que navegam suavemente pelas pacatas lagoas de Lagos são a versão ribeirinha do comércio ambulante. Algumas carregam artigos como garri (mandioca fermentada e tostada), fufu (outro tipo de amido geralmente à base de inhame moído), pão e arroz. Outras vendem refrigerantes e cerveja, ou oferecem vassouras e artigos para o lar. Suas canoas são construídas por artesãos locais que entalham a madeira sem muito acabamento para garantir que resistam à corrosão da água salgada. As casas também são produto de uma indústria de cabanas construídas por especialistas que sabem exatamente até onde espetar as estacas e que carga esses apoios frágeis podem suportar. O preenchimento da linha costeira é outra operação organizada: basta perguntar sobre isso a um jovem que faz várias viagens 24 SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL aula aberta

por dia em barcos carregados de lodo que espalha sobre o lixo compactado. O fogo fumarento – que, se não for cuidado, pode se alastrar por toda a comunidade – é outra preocupação. No comando de três grandes grelhas, Ogun Dairo defuma peixes sem autorização do governo, sobre a terra que até recentemente não existia. Ela não captura os peixes, mas compra-os num frigorífico perto de sua casa. Ela também não vende os peixes; simplesmente os enrola colocando-lhes a cauda dentro da boca, criando uma rosca compacta em forma de anel que não precisa ser virada enquanto é defumada. Os peixes são processados lentamente, sem chama, por algumas horas, e depois acondicionados em caixas. Normalmente Dairo preenche de cinco a sete embalagens por dia e as envia a um distribuidor que, por sua vez, as revende a mulheres (os vendedores de peixe defumado nas ruas são sempre mulheres) que saem mascateando o produto por toda a cidade. “A margem de lucro não é grande”, explica ela, utilizando termos que um microempresário de qualquer parte do mundo entenderia facilmente. “O lucro sai do volume das vendas.” Perguntei qual a origem do peixe, esperando que ela dissesse “da lagoa”, muito poluída por ali, ou de um ponto um pouco mais acima ou distante do mar. Ou talvez que o peixe viesse de alguma outra área, de outros países acima ou abaixo da costa ou até de algum lugar distante no interior. Eu só não estava preparado para o que ela respondeu: “da Europa”. Os peixes são apanhados no mar do Norte, congelados e transportados do porto até um dos bairros mais insalubres, para serem defumados e vendidos, com um lucro de poucas nairas (centavos de dólar) cada um, à beira das estradas da megalópole. Os negócios não têm registro e, obviamente, nem licença para funcionar. Não entram nas estatísticas oficiais de emprego. Eles pairam nas sombras políticas e econômicas, ainda que tenham se tornado regra global. Atualmente mais da metade dos trabalhadores do mundo, ou aproximadamente 1,8 bilhão de pessoas, ganham seu sustento na informalidade. E esse número está crescendo. De acordo com a Organização para

a Cooperação e o Desenvolvimento Econômico (OECD, na sigla em inglês), por volta de 2020 a economia informal englobará dois terços da força de trabalho do mundo. Além disso, as estimativas indicam que praticamente metade do crescimento econômico mundial nos próximos 15 anos ocorrerá nas 400 maiores cidades de economia emergente. Os centros de gravi- CentrO De dade urbanos – na ver- GraVIDaDe dade, o centro de gra- Alegoria que transporta o conceito vidade global – estão físico do termo se deslocando para o para dar significamundo em desenvolvi- do de importância (peso) localizada. mento, e esse comércio ambulante que cresce de forma independente em bairros construídos pelos próprios cidadãos oferece uma visão do futuro urbano. InICIatIVa PrÓPrIa Para os planejadores e funcionários do governo isso parece assustador. Eles se preocupam que bairros ingovernáveis e empresas ilegais espalhem o caos, estimulando a criminalidade, degradando cidades inteiras. E como os próprios habitantes admitem abertamente, viver num estuário poluído ou sem água encanada não é o ideal do século 21. “Não estamos aqui porque queremos”, desabafa Erastus Kioko enquanto a escuridão invade sua casa de um único cômodo em Kibera. “Se tivéssemos dinheiro, não estaríamos aqui. Não posso dizer que tenha um futuro.” No mundo desenvolvido, para aumentar o patrimônio, as pessoas conseguem hipotecas que lhes permitem comprar material de construção, contratar empreiteiros e construir suas casas de uma única vez. Posseiros não têm esse privilégio. Para eles a hipoteca equivale ao tempo que estão dispostos a investir na construção e reconstrução de suas casas. Em Mumbai, donos de barracos passam, às vezes, anos construindo e reconstruindo suas casas, uma parede de cada vez – e pedaços de outdoors usados, mourões metálicos enferrujados, tijolos e telhas usados são recursos valiosos. Quando os governos negam a essas comunidades o direito de existir, as pessoas demoram mais para melhorar suas


radHika CHalaSani redux PiCtureS (mulher de lenço amarelo); JonaS BendikSen MagnuM PHotoS (rezando, escola e dormindo); eriC Bouvet vii network (trabalhadores)

DHaraVI é uMa Das FaVelas mais famosas de Mumbai, familiar aos cinéfilos que assistiram a Quem quer ser um milionário. Perto de 1 milhão de pessoas vive numa área de 227 hectares, área pouco maior que a do aeroporto de Congonhas em são Paulo. Os moradores tomaram posse de terras pantanosas e ganham a vida com reciclagem e manufatura leve. Dois quintos deles são muçulmanos e o restante, hindu. alguns alojamentos comunitários abrigam 35 pessoas por cômodo. a área é alvo de planos controvertidos de renovação de terras deterioradas.

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Cidades mais populosas em...

1950

1. Nova York 2. Tóquio 3. Londres 4. Paris 5. Moscou

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1. Tóquio 2. Nova Déli 3. São Paulo 4. Mumbai 5. Cidade do México

FoNTE: Departamento de Economia e Assuntos Sociais das Nações Unidas

casas. Quando as autoridades do Rio de Janeiro decretaram guerra às favelas nos anos 60, por exemplo, as pessoas temiam ser expulsas de suas casas, ou que estas fossem incendiadas e por isso não tinham pressa em melhorá-las. A maioria das favelas permaneceu primitiva – pouco diferentes das cabanas de barro e dos barracos de madeira de Mumbai e Nairóbi. Mas quando os políticos perceberam a reação e passaram a se comprometer com as comunidades, elas começaram a proliferar sem controle. Com base nesse consentimento, os velhos barracos foram logo demolidos e substituídos por casas de vários pavimentos construídas com concreto e tijolos. Instalações clandestinas de eletricidade – os famosos “gatos” – ofereciam aos favelados a oportunidade de roubar eletricidade das redes de energia elétrica (esse trabalho artesanal ainda pode ser visto em postes públicos caracterizados por um emaranhado de fios e cabos). A partir de 1997, no entanto, a empresa de energia elétrica local reconheceu que os favelados deveriam dispor de energia elétrica de qualidade, sem os curtos-circuitos típicos das ligações clandestinas. E, atualmente, a empresa distribuidora de energia entrou em acordo com várias comunidades e se propôs a instalar uma rede elétrica desde que as pessoas concordem em colocar medidores e pagar pelo serviço, em certos casos com desconto nas tarifas. O programa foi muito bem-sucedido. A disponibilidade de eletricidade estabilizada também beneficiou a saúde pública, porque nas fa26 SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL aula aberta

velas do Rio são usados canos plásticos e bombas elétricas para furtar água dos dutos-mestres. Embora isso também seja ilegal, permitiu que mais de 1 milhão de pessoas tivesse acesso à água tratada. sOb Os GuarDa-sÓIs Da mesma forma que os favelados vêm construindo os bairros do futuro, vendedores ambulantes e outros empresários ilegais estão criando os empregos do futuro. Nenhum governo, nem organização não governamental, nem empresa multinacional está em condições de repor 1,8 bilhão de empregos criados pelo submundo econômico. Na verdade, a grande expectativa de crescimento na maioria das economias emergentes se esconde nas sombras. Em Lagos, por exemplo, o comércio ambulante transformou-se em enormes empreendimentos ao longo das estradas. O Mercado Internacional Alaba, a Vila de Computadores de Ikeja, a localidade de Ladipo e o Mercado da Associação de Revendedores de Autopeças e Mecânica estabeleceram redes sofisticadas de comércio internacional. Comerciantes viajam para lugares distantes (atualmente a maioria dos negócios é feito com a China) em busca de produtos e lucros. Eles importam a maior parte dos telefones celulares, artigos eletrônicos e peças de carros vendidos no país – e seus negócios extrapolaram os limites normalmente associados ao comércio ambulante. Remi Onyibo e Sunday Eze, dois dos líderes da associação de comerciantes em Alaba, afirmam que o mercado movimenta mais de US$ 3 bilhões por ano. De olho nesse potencial econômico, grandes corporações reconheceram que também podem se beneficiar da força de empreendedores informais. A indústria de telefones celulares é um bom exemplo. Na Nigéria o mercado de celulares é liderado por multinacionais como a MTN (sediada na África do Sul), Zain (no Kuwait) e Globacom (sediada em Lagos, mas oferece serviços em boa parte da África Ocidental). A movimentação financeira decorre principalmente da venda de cartões de recarga de celulares realizada por uma enorme massa de ambulantes independentes que trabalha em

barracas improvisadas sob guarda-sóis à beira das rodovias. O comércio sob os guarda-sóis é um mercado muito importante atualmente, avalia Akinwale Goodluck, executivo para serviços corporativos da MTN em operações na Nigéria. “Nenhum empresário sério pode dar-se ao luxo de ignorar o comércio sob os guarda-sóis.” De fato, uma vendedora com uma banca sob um guarda-sol garante que o negócio é rentável. Ela começou com apenas US$ 34 em cartões de recarga e em seis meses ampliou seu negócio em 60 vezes, obtendo um lucro líquido de US$ 270 num mês – cinco vezes o salário mínimo oficial. As empresas vendem cartões para distribuidores que os revendem aos ambulantes e alegam que essa poderosa força de trabalho é na verdade um exército de comerciantes independentes com quem não mantêm qualquer vínculo nem responsabilidade. Mas o governo de Lagos deflagrou uma campanha para destruir vários mercados de beira de estrada. Essa campanha impediu que ambulantes de todos os tipos continuassem a negociar nas ruas. Essa política parece punitiva e contraproducente, uma vez que, de acordo com as próprias estimativas do governo, 70% a 80% dos trabalhadores da cidade integram a economia informal. Mas empresas clandestinas continuam a crescer. Dharavi, a primeira maior comunidade de favelados de Mumbai, mantém suas próprias conexões com o comércio global. Aqui oficinas bem organizadas produzem bolsas de couro e camisas vendidas no mundo todo. No Quênia, embora não tenha atingido os mercados globais, a população de Kibera é dona ou participa de vários pequenos negócios bem-sucedidos. Nas ruas sem calçamento da comunidade alinham-se inúmeras lojas, bares, salões de beleza, padarias, casas de chá e igrejas (até templos religiosos funcionam como negócio). Alguns moradores de Kibera são donos de empresas no centro da cidade. Essas condições são econômica e socialmente inovadoras e muitos dos empreendedores bem-sucedidos são mulheres, que tradicionalmente não conseguem independência e poder.


Bruno doMingoS Corbis

FaVela santa Marta, também conhecida como Dona Marta, é uma das mais verticalizadas – e em certa época mais perigosa – do rio de Janeiro. Foi se tornando menos violenta à medida que o estado gradualmente expandiu os serviços públicos. SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL aula aberta

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Melhores Condições de Saúde para Imensas Massas Urbanas Por Gordon mcGranahan e david satterthwaite

A maioria das pessoas que se mudaram para Londres, Nova York, Chicago e berlim e outras grandes cidades no século 19 abriram mão da saúde por uma renda maior. Superpopulação, água sem tratamento, saneamento de má qualidade, condições inadequadas de trabalho e poluição industrial contribuíram para piorar a saúde das pessoas e diminuir seu tempo de vida, diferentemente de seus parentes que permaneceram nas comunidades rurais. Mas a partir de meados dos anos 1800 reformas governamentais e líderes urbanos começaram a recuperar a saúde dessas cidades investindo em água potável, saneamento, coleta de lixo, educação e muito mais. Atualmente cidades opulentas estão entre os lugares mais saudáveis para viver. Em muitos países de renda bruta mediana a população consegue viver praticamente sem ser ameaçada pelas epidemias clássicas. Mas os 800 milhões a 900 milhões de pessoas que vivem em assentamentos informais, como as favelas atuais, ainda esperam por um milagre. Sofrem os efeitos da superpopulação, da água contaminada e falta de cuidados médicos. Em muitas dessas cidades, uma em seis crianças morre antes de completar cinco anos e a expectativa de vida é menos da metade da exibida por cidades mais saudáveis. A situação não vai melhorar até que os governantes assumam a responsabilidade sobre o bem-estar da população carente. Muitas vezes o governo é a maior parte do problema. A maioria dos assentamentos mais pobres ocorre em terras ocupadas ou loteadas ilegalmente, de forma que a burocracia urbana acaba ignorando sua existência. Além disso, leis e instituições formais tendem a considerar que as pessoas dispõem de recursos para viver em casas com saneamento básico e muitas vezes acabam marginalizando ainda mais comunidades que estão nos limites da subsistência em vez de ajudá-las. Os governos também precisam evitar comprometer-se com ativistas que incitam a população já empobrecida a se organizar para exigir melhores condições de vida. Esses organizadores devem estar comprometidos se os programas governamentais postos em prática tiverem alguma possibilidade de sucesso. É importante, no entanto, destacar que situações promissoras ainda existem. Algumas prefeituras estão aprovando esses assentamentos e instalando infraestrutura e os serviços de saúde necessários. Uma das iniciativas mais bemsucedidas é o programa “moradia garantida” implantado pelo Instituto de Desenvolvimento e Organizações Comunitárias da Tailândia, que tem apoiado centenas de projetos de melhorias conduzidos pela comunidade, incluindo recursos para implantação de redes de água e esgotos e empréstimos para moradores de barracos reconstruírem suas casas. Associações de moradores de cortiços e favelas estão trabalhando com as autoridades locais para mudar as condições em mais de 15 outros países. Assim, os programas beneficiam tanto a saúde como a situação econômica das pessoas, principalmente quando os governos, agências internacionais e associações de moradores trabalham juntos para planejar, implementar a gerenciar as mudanças. Mais cidades precisam enxergar essa “massa incontável sem saúde” como parceira com recursos e competência, se desejarem completar uma revolução urbana significativa. Gordon McGranahan é pesquisador líder do Grupo de assentamentos humanos do instituto internacional para o Ambiente e Desenvolvimento em Londres. David satterthwaite é membro sênior do mesmo instituto.

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FOra Das sOMbras O consenso associado ao setor informal – comunidades de favelados ou comércio de ambulantes – é de um cenário de criminalidade e de inimigos da sociedade civil. Além do fato de ocupar terras que tecnicamente não lhes pertencem, os favelados, na grande maioria, são cidadãos que obedecem às leis. E, embora possam esquivar-se de pagar impostos, a maioria dos trabalhadores informais são membros produtivos da sociedade. Um dos maiores erros sobre a economia informal é supor que no mundo desenvolvido ela não existe. Na verdade, ao longo da história, a construção de várias das maiores cidades do mundo envolveu o trabalho de posseiros. A maioria das capitais europeias, em algum momento, foi cercada por comunidades de posseiros. Há um século e meio, São Francisco passou de um pacato vilarejo de pescadores para uma agitada cidade durante a corrida do ouro ao legalizar milhares de posseiros. E os bairros nobres e elegantes de Nova York devem sua existência a comunidades de posseiros, como aconteceu em muitos bairros do Brooklyn. Na verdade, a última e maior comunidade de posseiros na parte central de Manhattan, Sunken Village, na rua 62 Oeste – entre o Central Park e onde está hoje o Lincoln Center –, só foi banida em 1904. No mundo desenvolvido, a população associa o submundo econômico à ocorrência de crimes como tráfico de drogas, mas muitas pessoas que vivem da informalidade tocam negócios sérios que vão de empregados da construção civil, pagos por baixo do pano, a vendedores ambulantes de alimentos e designers de moda que rabiscam os modelos na hora. Como resultado dessa interpretação equivocada, os responsáveis pelas ações políticas tendem a criar divisões rígidas que levam a soluções simplistas: legal e ilegal, produtivo e improdutivo, bom e mau. Essas concepções maniqueístas colocam em risco a sobrevivência de mais de 1 bilhão de pessoas e ameaçam bloquear um importante estágio do desenvolvimento global. Deve existir um meio-termo – que não endosse completamente a quase ilegalidade, mas permita


multiplicar as formas de funcionamento do mercado econômico. Alfonso Morales, professor de urbanismo da University of Wisconsin em Madison, propõe uma dessas soluções. Morales, que custeou seu curso universitário, em parte, graças a seu trabalho como vendedor ambulante em Chicago, sugere que as prefeituras de todo o mundo possam fornecer licenças de trabalho para ambulantes – cobrando uma taxa considerável – em troca de não molestá-los por não pagarem impostos. Na realidade atual, ambulantes sem autorização legal correm risco contínuo quando estão nas ruas. Para eles, a licença significa não serem mais incomodados pela polícia, e Morales acredita que eles pagarão de bom grado por essa liberação. O governo também se beneficiaria bastante – recebendo uma boa receita desses ambulantes clandestinos, que de outra forma não contribuem em nada para os cofres públicos. Não seria uma solução ideal – e certos setores, como da venda de alimentos, ainda deveriam ter autorização da vigilância sanitária –, mas isso representaria um passo na direção da inclusão em vez da criminalização. Morales recomenda que “precisamos passar de um simples reforço de mentalidade para uma ideia mais ampla do ‘vamos tentar aumentar o tamanho da torta para que mais pessoas possam comê-la’”. Martha Chen, conferencista da Faculdade de Governança John F. Kennedy da Harvard University, interpreta essa questão da seguinte forma: “Precisamos criar modelos que permitam aos ambulantes coexistir com as lojas de varejo e com os grandes centros comerciais”. Ela trabalha com microempresas informais e é coordenadora da Empregabilidade Informal de Mulheres: Globalização e Organização. “A economia informal não é um problema. Esse segmento é parte da solução. Vendedores ambulantes, catadores de rua, barracas comandadas por mulheres: essas pessoas contribuem realmente para a economia e para suas cidades. Como podemos gerenciar as cidades de modo a proporcionar-lhes o devido espaço? O que precisamos fazer é descobrir como ajudar a economia informal a tornar-se mais produtiva, eficiente e eficaz.”

InDústrIa nO MeIO da miséria: Pescadores constroem suas casas, as palafitas, sobre as águas fétidas às margens de lagoa no distrito de ebute Metta, ao norte de lagos.

Certamente os governos não dispõem de muitos dados sobre a sobrevivência de pessoas que estão sempre tentando escapar da fiscalização. O governo indiano, por exemplo, criou um comitê com status de gabinete que se dedica ao setor informal, mas isso não impediu que as prefeituras adotassem políticas punitivas contra favelados e ambulantes. Ainda assim, iniciativas de baixo para cima são promissoras. Comunidades carentes e ambulantes desenvolveram suas próprias cooperativas. Em Mumbai mulheres que vivem em cortiços e centros de comércio informal estão criando sistemas de poupança compartilhada e planos de seguro em grupo. Nas favelas várias famílias se reúnem para formar mutirões em que o trabalho compartilhado permite construir casas mais rapidamente. Em Kibera, mulheres fazem uma espécie de “vaquinha” para juntar dinheiro, e depois a quantia é sorteada entre as participantes todas as semanas – um fundo em dinheiro que tem ajudado muitas delas a melhorar seu negócio e obter sua independência financeira. Os mutirões tendem a evoluir para empresas cooperativas de construção civil que podem sobreviver amparadas por regras ou leis; sorteios em dinheiro e sistemas de poupança podem transformar-se em instituições de crédito cooperativo e associações para concessão de microcrédito; e as associações comerciais podem transmutar-se em investimentos de infraestrutura e fornecer seus pró-

prios serviços públicos como coleta de lixo e limpeza de ruas. Esses benefícios podem não parecer importantes, mas seu impacto acumulativo pode ser significativo. Mesmo que esses empreendimentos cooperativos permaneçam pequenos, quanto mais institucionalizados e permanentes se tornarem, mais facilmente poderão estabelecer contatos profícuos com órgãos do governo. Caso contrário, apenas trabalhando com grupos locais os governos conseguirão proporcionar um nível de desenvolvimento inclusivo para os segmentos mais carentes e marginalizados do mundo urbano. Por meio de ações combinadas de baixo para cima e de cima para baixo, favelados e ambulantes poderão mudar os rumos das cidades que mais crescem no mundo. n o AUToR robert neuwirth é jornalista e autor dos livros Stealth of nations: the global rise of the informal economy (Nações clandestinas: aumento global da economia informal), de 2011, e de Shadow cities: a billion squatters, a new urban world (Cidades sombrias: 1 bilhão de favelados, um novo centro urbano), Routledge, 2006. Para conhecer mais urban world: mapping the economic power of cities. Richard Dobbs et al., McKinsey Global Institute, 2011. state of the world’scities 2010/2011: bridging the urban divide. Un-habitat, 2010. Is informal normal? towards more and better jobs in developing countries. organization for Economic Co-operation and Development, 2009.

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BIoLoGIA A

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O gene matador C

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Uma nova espécie de mosquitos geneticamente modificados carrega um gene que destrói a própria prole. Eles poderiam devastar populações nativas desses insetos e bloquear a propagação da dengue. Essas criaturas já voam por aí, embora isso ainda seja segredo POr bIJal P. trIVeDI

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o longo de uma faixa de países tropicais e subtropicais, quatro vírus da dengue, intimamente relacionados, infectam anualmente cerca de 100 milhões de pessoas, provocando diversos problemas: desde dores, semelhantes às da gripe, até hemorragia interna, choque e morte. Não existe vacina nem cura para a doença. Assim como outras enfermidades transmitidas por mosquitos, a principal estratégia de saúde pública é impedir que pessoas sejam picadas. Assim, o governo tenta livrar os bairros da água estagnada onde os insetos se reproduzem, borrifando inseticidas e distribuindo mosquiteiros e repelentes de insetos de baixa tecnologia. É a busca pela contenção, não a vitória. Mas Anthony James planeja uma ofensiva. Biólogo molecular da University of California em Irvine, James e seus colegas adicionaram genes que bloqueiam o 30 SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL aula aberta

desenvolvimento dos músculos de voo em A. aegypti fêmeas. Quando um mosquito geneticamente modificado do sexo masculino se acasala com uma fêmea silvestre, ele passa os genes modificados para a prole. As fêmeas, as que picam, não sobrevivem muito tempo; ao saírem da fase de pupa, pousam, imóveis, sobre a água. Não conseguirão voar, acasalar nem disseminar a doença. A prole masculina, em contrapartida, viverá para espalhar sua semente filicida. Com o tempo, a ausência de descendência feminina levará a uma falência populacional, já demonstrada por um colaborador de James em um laboratório interno no Colorado. Agora, ele trouxe seus insetos para o sul. A tecnologia marca a primeira vez que cientistas modificaram biologicamente um organismo para a finalidade específica de extinguir uma população nativa e bloquear a transmissão de doenças. Caso os mosquitos modificados triunfem, libertá-

-los em zonas endêmicas da dengue poderia evitar o sofrimento de milhares de pessoas. Mas adversários do plano alertam para as consequências não intencionais. Não existem leis nem entidades internacionais para supervisionar a experiência com novos organismos transgênicos. Em geral, cientistas e empresas de biotecnologia podem fazer o que quiserem, até liberar organismos em países em desenvolvibIOCOlOnIalIsta mento, sem alertar os Situação de um país moradores que seus em relação a outro ao quintais vão se tornar explorar em benefício próprio as riqueum laboratório de cam- zas biológicas natipo biocolonialista. vas do segundo. James passou anos tentando agir às claras. Trabalhou ao lado de líderes comunitários em Tapachula, adquiriu uma propriedade por meio do programa tradicional de partilha de terra e construiu instalações seguras para testes: trabalho árduo, demora-


FotograFia de david liittSCHwager

O ZuMbIDO que Mata: o mosquito Aedes aegypti é o principal transmissor da dengue.

do e cuidadoso. Mas ele não é o único pesquisador a testar mosquitos modificados fora do laboratório. O colega de James, Luke Alphey, fundador da empresa de biotecnologia Oxitec, com sede no Reino Unido, seguiu uma estratégia de testes mais agressiva. Em 2009 e 2010, a empresa dele aproveitou a legislação liberal das ilhas Grand Cayman, no Caribe, para soltar milhões de mosquitos geneticamente modificados na Natureza. A Oxitec continua com as experiências na Malásia e no Brasil. (Aqui, essas operações foram autorizadas em dezembro de 2010 pela Comissão Técnica Nacional de Biossegurança, CTNBio.) Os especialistas temem que as ações da Oxitec desencadeiem reação contra todos os insetos geneticamente modificados, resquício da rejeição europeia às culturas geneticamente modificadas, movimento que poderia extinguir a tecnologia antes de os cientistas poderem

entender completamente suas possibilidades e suas possíveis consequências. Seria uma pena, já que a tecnologia tem muito a oferecer. O teste em Colorado demonstrou que os mosquitos modificados funcionam em ambiente controlado, embora algumas gaiolas de telas cobertas não sejam os confins da América Central, Brasil ou Malásia. Para combater a doença e a morte provocadas pelos insetos, as criações dos cientistas devem conquistar a selva. esterIlIZaçãO FOrçaDa Em 2001, James já era pioneiro na genética molecular dos mosquitos. Um ano antes, Alphey, na época na University of Oxford, desenvolvera uma técnica para gerar moscas-das-frutas com genes que matam as fêmeas seletivamente. A estratégia de controle populacional é apenas uma repetição pós-genômica da técnica de esterilização de insetos (SIT), que ob-

teve sucesso no controle de pragas agrícolas por 60 anos. Os técnicos criam um grande número de insetos e esterilizam os machos com rajadas de radiação. Quando eles se cruzam com as fêmeas, a união não produz descendência. A estratégia sem inseticidas atinge apenas as pragas e foi aplicada várias vezes com sucesso – inclusive no programa de erradicação da mosca-do-mediterrâneo, em 1977, em Tapachula. Infelizmente, a tecnologia de esterilização de insetos nunca deu certo com os mosquitos. A radiação enfraquece demais os machos adultos e os processos de classificação e transporte os matam antes de se reproduzirem. Mas estender a nova técnica das moscas-das-frutas de Alphey para os mosquitos permitiria eficiência aos cientistas para a criação de mosquitos machos a partir de genomas. Para matar as fêmeas – que sugam o sangue e transmitem a doença – James SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL aula aberta

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aCasalaMentO MOrtal: cientistas introduzem mosquitos geneticamente modificados em gaiolas de tela, no sul do México. Os intrusos devem extinguir a população local.

precisava alterar uma região genética usada apenas pelas fêmeas. Em 2002, James e Alphey identificaram um interruptor que ocorre naturalmente e que controla o desenvolvimento dos músculos de voo nas fêmeas. Desligue-o, e esses músculos não se desenvolverão. As fêmeas de mosquitos que emergem da fase de pupa conseguem apenas flutuar na superfície da água, sem voar, incapazes de atrair companheiros. Era a solução perfeita. Alphey fundou a Oxitec em 2002. Em 2005, a Foundation for the National Institutes of Health, financiada em grande parte pela Bill & Melinda Gates Foundation, concedeu a James US$ 20 milhões para testar estratégias genéticas contra a dengue. James cedeu US$ 5 milhões para a Oxitec criar os mosquitos. Os colaboradores conceberam um trecho de DNA que incluiu alguns genes e os interruptores reInterruPtOres gulatórios necessários reGulatÓrIOs Genes que não são para ligá-los e deslitranscritos em RNA. gá-los no momento Sua função é apenas ligar ou desligar correto. O sistema um ou mais genes funciona como uma estruturais, sem que equipe de revezamenhaja produção de substâncias, como to. Durante a metaenzimas, proteínas e morfose do mosquito, hormônios. de larva para adulto, o interruptor específico feminino se liga, ativando o primeiro gene, que produz uma proteína. A proteína ativa um segundo interruptor que ativa o gene número dois, que sintetiza uma toxina capaz de destruir os músculos de voo da fêmea. Os pesquisadores tam32 SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL aula aberta

bém adicionaram genes para proteínas fluorescentes, que fazem as larvas modificadas brilharem em vermelho e verde, permitindo o acompanhamento da propagação dos genes pela população. Para produzir grandes populações de mosquitos programadas especificamente para morrer, Alphey e James precisavam achar um modo de proteger as fêmeas dos genes tóxicos até elas se reproduzirem. O truque foi misturar um pouco de antídoto na água, o antibiótico tetraciclina, que bloqueia a produção da proteína destruidora dos músculos de voo. Essa estratégia é um freio de emergência: caso alguns mosquitos geneticamente modificados escapem, não conseguem se reproduzir sem a droga. Os primeiros testes da nova espécie ocorreram em 2008 e 2009, quando Megan Wise de Valdez, colega de James que, na época, estava na Colorado State University, introduziu machos modificados em uma população comum de mosquitos A. aegypti no laboratório. Em cinco meses, a população se extinguiu. O interruptor para matar funcionou. O próximo passo era levar os mosquitos modificados para o campo. Febre quebra-OssOs Em Tapachula, onde James montou seu laboratório com os mosquiteiros, a dengue era um problema histórico, como em grande parte do México. Durante minha viagem a Chiapas, visitei Pobres Unidos, junto com Janine Ramsey, parasitóloga da equipe de James que lidera o trabalho diá-

rio no campo, e Rogelio Danis-Lozano, médico epidemiologista. Essa região carente, nos subúrbios de Tapachula, sofreu com casos de dengue em 2009 e 2010. A maioria das residências visitadas em Pobres Unidos tinha apenas três paredes, como uma casa de cenário de cinema, portanto não havia como manter os mosquitos fora. O piso de terra úmida cria um ambiente favorável aos insetos. Lixo amontoado e dúzias de latas coletam água da chuva, oferecendo vários locais para os mosquitos depositarem ovos. Danis-Lozano chamou a atenção para uma enorme banheira amarela, repleta de água e pontilhada por centenas de larvas de mosquitos magricelas, fininhas e pretas. A dona da casa sabia da dengue, mas ela não tinha noção de que as larvas em sua banheira se transformariam nos mosquitos transmissores da doença. É uma cena que se repete em áreas pobres e populosas do mundo todo. Mais de 100 países sofrem com a dengue, na Ásia, África e América. Os sintomas da forma leve da dengue – a “febre quebra-ossos” – lembram a gripe: febre, dor nas articulações e músculos e dores de cabeça terríveis, que duram cerca de uma semana. Uma segunda infecção pode desencadear uma febre hemorrágica potencialmente mortal, induzindo o vômito, fortes cólicas abdominais e hemorragia interna. O sangue escorre dos olhos, nariz, boca e vagina. Sem tratamento, a dengue hemorrágica mata até 20% de suas vítimas; com tratamento caro de especialistas, a mortalidade cai para 1%. O número de mortes anuais no mundo excede todas as outras febres hemorrágicas, incluindo o ebola e a marburg combinadas. InFeCçãO aGressIVa Em 2008, a dengue foi reportada como uma das infecções reemergentes mais agressivas do mundo. A frequência e a gravidade dos surtos aumentaram, disseminados pela ampliação de viagens internacionais e êxodo populacional para as cidades. O número de casos dobra a cada década desde 1970. Em 2009, funcionários da saúde pública da Flórida relataram os primeiros casos de dengue após mais de sete décadas.


Um dos motivos de James ter decidido aplicar sua tecnologia genética no combate à dengue – em vez de, digamos, à malária – é que basicamente o vírus é transmitido por uma única espécie de mosquito. (Entre 30-40 espécies de mosquitos transmitem a malária.) O A. aegypti, o principal vetor da dengue no mundo, é uma espécie invasiva que vive em árvores africanas que pegou carona nos navios negreiros há cerca de 400 anos. Agora, é uma espécie urbana, que se reproduz junto a residências em qualquer coisa que contenha alguma porção de água limpa. O mosquito pica durante o dia, então os mosquiteiros não protegem. E pica quase que exclusivamente seres humanos, em

são fechadas com múltiplas camadas de tela – uma proteção antifuga – pelas quais os cientistas devem passar com cuidado, conforme adicionam novos sujeitos à experiência. Países em desenvolvimento há muito tempo são locais convenientes para as experiências de campo do Primeiro Mundo, mas uma atitude cavalheiresca em relação ao meio ambiente local levou a uma reação adversa que arruinou programas de pesquisa inteiros. Talvez nenhum campo de atuação seja mais repleto de abusos que os de organismos geneticamente modificados(OGM). Em 1969 a Organização Mundial da Saúde (OMS) e o governo indiano

busca de nutrientes que lhes dão vida por quase um mês – tempo suficiente para picar e transmitir a doença. O A. aegypti é furtivo e não emite o zumbido forte e enervante dos demais mosquitos. Dentro do insetário seguro, no Centro Regional para a Pesquisa de Saúde Pública, em Tapachula, mal se ouvia um enxame de mosquitos transgênicos dentro da pequena gaiola de tela. O campo de provas de James consiste em cinco pares de gaiolas de tela, cada uma com uma gaiola de controle, que abriga uma população de mosquitos silvestres, e outra de tratamento, onde os mosquitos modificados se misturam aos nativos. Todas as gaiolas

O mecanismo que elimina as fêmeas

Os mosquitos geneticamente modificados no México foram concebidos para dizimar as populações locais de mosquitos. Os cientistas inserem uma sequência genética, que destrói os músculos de voo da fêmea, nos ovos do mosquito. Os machos (que não picam) devem ser espalhados no ecossistema local para transmitir os genes incapacitantes. Com o tempo, a falta de fêmeas leva à extinção da população. Pupas DNA modificado

Larvas

1 Cientistas inserem o

DNA nos ovos fertilizados dos mosquitos.

2 O DNA somente passará para as futuras gerações se entrar nas células reprodutivas. Um gene identificador no DNA faz a larva transmissora brilhar sob luz fluorescente.

Adulto macho local

Ilustração de eMIly Cooper

Adultos

Ovos

5 Os machos, porém, desenvolvem-se normalmente. Os cientistas os soltam para se acasalarem com as fêmeas nativas. A prole repete o ciclo.

Antídoto

3 Cientistas criam os mosquitos com um antídoto para bloquear o efeito dos genes inseridos, depois submetem os transmissores a um cruzamento híbrido, produzindo uma quantidade imensa de ovos.

4 A sequência de DNA destrói os músculos de voo em fêmeas. Elas não conseguem voar, se alimentar ou picar. Adulto incapacitado

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Onde a Dengue se localiza A febre da dengue é a doença viral transmissível por mosquitos que mais rapidamente se espalha no mundo. Cerca de 2,5 bilhões de pessoas vivem em países onde a dengue é endêmica (abaixo) e a quantidade de casos relatados à OMS dobra a cada década. Cientistas relatam que a liberação de mosquitos geneticamente modificados na Natureza reduziu drasticamente as populações locais de mosquitos.

Instalações fechadas de teste

se uniram para estudar o controle genético de três espécies de mosquitos: o Culex fatigans, que transmite filárias (parasitas que provocam a elefantíase), o A. aegypti, que transmite a dengue e a febre amarela, e o Anopheles stephensi, transmissor da malária. O governo americano financiou parte da pesquisa. Em 1972 um cientista publicou anonimamente um artigo no National Herald na Índia, afirmando que pesquisadores vinham colocando mosquitos tratados com thiotepa – descrito como um derivado do gás mostarda, que provoca defeitos congênitos e câncer em animais – em poços de água potável da aldeia. Os cientistas responsáveis pelo projeto emitiram uma nota tímida refutando o fato e rejeitaram pedidos subsequentes da imprensa para dar entrevistas. Depois, em 1974, a Press Trust da Índia publicou uma reportagem com uma manchete incendiária: “A OMS trabalha na Índia para pesquisa secreta dos Estados Unidos”. O artigo afirmava que o projeto do mosquito testava a praticidade do uso do A. aegypti como um agente de guerra biológica. A Índia estava sendo usada para testar “produtos químicos ou métodos que não seriam permitidos nos países patrocinadores”, dizia o artigo, e ainda que o A. aegypti estava sendo estudado porque “seus ovos 34 SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL aula aberta

Liberação na Natureza

(diferentemente dos de outros mosquitos) podiam ser secos, colocados em um pedaço de papel em um envelope e remetidos para qualquer parte do país, onde poderiam eclodir”. Embora os cientistas negassem as afirmações com vigor, o desastre em relações públicas levou a OMS a suspender o programa. Desde então, cientistas têm pavor de conduzir estudos de campo com OGMs, confessa Stephanie James, diretora do Grand Challenges na iniciativa Global Health, da Foundation for the National Institutes of Health. “Havia uma barreira psicológica real. Eles sabiam que não poderiam falhar.” “Durante toda minha carreira diziam que eu jamais conseguiria convencer as pessoas a fazer isso”, conta Anthony James. Ele consultou Jim Lavery, especialista em ciência de engajamento comunitário no Center for Global Health Research, no St. Michael’s Hospital, em Toronto. “A manipulação genética apavora as pessoas”, explicou James. “Então, como podemos envolver a comunidade?” Lavery sugeriu escolher uma localidade onde a dengue fosse um sério problema de saúde pública e onde os métodos de controle não estivessem funcionando, em um país com uma estrutura de avaliação severa e sofisticada, capaz de avaliar

Liberações futuras possíveis

os riscos e benefícios de um mosquito geneticamente modificado de combate à doença. Assim, os moradores entenderiam que a iniciativa não os colocaria em risco nem os exploraria. Até 2006, Tapachula era a candidata preferencial para esses testes. O México tinha leis nacionais sobre OGM e assinara o Protocolo de Cartagena sobre Biossegurança – a estrutura internacional para importá-los. A experiência com a mosca-do-mediterrâneo indicava que a comunidade de Tapachula não se “apavorava” com a ideia de modificar um inseto. No início, a comunidade ficou confusa com o que os mosquitos transgênicos poderiam fazer. Os fugitivos poderiam atingi-los ou provocar danos a seus campos? A infertilidade dos mosquitos seria transferida para outros insetos? IMPaCtOs sOCIaIs DO PrOJetO James e seu grupo levaram em consideração a preocupação da comunidade e compraram o terreno para construir as gaiolas por meio do programa tradicional comunal de propriedade de terra da região. Conforme a experiência se desenvolve, eles continuam a envolver o povo local. Enquanto um lento trabalho científico e comunitário ocorria no México,

Mapas de george retseCk ; fonte: cdc health inForMation For international travel 2012, por the Centers for dIsease Control and preventIon, oxford unIversIty press, 2012 (áreas de risco)

área com risco de dengue


Alphey, em silêncio, tomava uma direção diferente. Ele participou da reunião anual da American Society of Tropical Medicine and Hygiene com uma história surpreendente. Contou que, desde setembro de 2009, a Oxitec andara soltando mosquitos geneticamente modificados na ilha Grand Cayman, no Caribe. (Os mosquitos são semelhantes aos testados em Tapachula, mas não idênticos – na espécie de Cayman, tanto os machos quanto as fêmeas morriam na fase larval.) Entre maio e outubro de 2010, a Oxitec soltou mais de 3 milhões de mosquitos machos, que reduziram a população nativa de A. aegypti em 80%. As informações foram encaminhadas para publicação. Alphey defendeu a abordagem agressiva dizendo que a Oxitec deixa a divulgação por conta dos governos, pois eles interpretam a sensibilidade cultural. Em Grand Cayman, a divulgação envolveu cinco minutos no noticiário noturno local e um panfleto que descrevia os mosquitos como estéreis, evitando qualquer menção à modificação genética. Não houve reuniões comunitárias nem oportunidade para os residentes manifestarem suas preocupações.

Knols, médico entomólogo da Universidade de Amsterdã e diretor da MalariaWorld. “Agora, o mundo exterior pensa que a Oxitec é dissimulada, o que faz o público questionar por quê. Dá margem a suspeita.” Especialistas afirmam que a empresa tem comportamento predatório em países com burocracia e regulação mínimas. Nas ilhas Cayman, a Oxitec realizou testes em um lugar com “estrutura regulatória simplificada”, segundo Stephanie James. A Malásia foi a seguinte. Em meio a protestos de mais de 20 organizações sem fins lucrativos, a Oxitec lançou uma experiência em uma área desabitada A continuação do projeto em um vilarejo próximo está pendente. Mesmo com a atuação de organismos de regulamentação e biossegurança, muitos entendem que o país tem pouca vivência para monitorar o experimento. Alphey não se abala. No inicio de 2011, a Oxitec lançou um teste de seis meses em um subúrbio pobre de Juazeiro, Bahia, no Nordeste do Brasil, infestado por mosquitos e pela dengue o ano todo. Ele tem planos de retornar a Grand Cayman para comparar as espécies de mosquitos transgênicos de Tapachula e Cayman com os insetos nativos para ver qual vive mais, voa mais longe e é melhor para acasalar com as fêmeas locais.

InFOrMações DesenCOntraDas Mark Q. Benedict, biólogo molecular da Universidade de Perugia, na Itália, e consultor da Gates Foundation, ar- DIsPersãO PerManente gumentou que a Oxitec não infringiu É óbvio que muitos grupos se oponham nenhuma lei e chamou as experiências à liberação de organismos transgênide Cayman de “corajosas”, por testar cos. Janet Cotter, cientista-sênior do tecnologias que atrairão “tanto a aten- Greenpeace Research Laboratories, adção positiva quanto a negativa”. Bene- verte que “a liberação de mosquitos gedict afirma que os noticiários da mídia neticamente modificados pela Oxitec é criaram a impressão do “cientista so- extremamente arriscada. Não há 100% litário que corre com o balde repleto de esterilização, então algumas fêmeas de mosquitos e os despeja na Nature- férteis resistirão e serão soltas, e não saza, sem qualquer fiscalização. Isto não bemos das consequências disso”. Alguns se perguntam se é ético, ou seocorre”. A Oxitec trabalha tanto com os governos locais quanto os nacionais guro, eliminar um organismo, mesmo que para receber aprovação antes de efetuar seja em uma pequena área geográfica. Os defensores argumentam que qualquer teste de campo. esPéCIe o A. aegypti é uma espécie Mesmo assim, a liberação em InVasOra Cayman provocou fortes reações Espécie exótica, isto invasora, que evoluiu para de muitos colegas de Alphey, de é, não nativa da explorar um nicho exclusiregião, que saiu de grupos ambientalistas e do públi- seu domínio natural, vamente humano. Segundo co. “A comunidade internacional transpondo as bar- Phil Lounibos, ecologista de foi pega de surpresa pela ocorrên- reiras geográficas mosquitos do Florida Mediprincipalmente pela cia dessa liberação”, relata Bart ação humana. cal Entomology Laboratory,

“o A. aegypti urbano não faz parte de nenhuma cadeia alimentar importante”. Ainda assim, ele duvida que a eliminação do A. aegypti extinguiria por completo a transmissão da dengue. O invasivo Aedes albopictus (mosquito-tigre-asiático) – outro vetor da dengue – ocupa prontamente os nichos deixados pelo A. aegypti. James e seus colaboradores vêm desenvolvendo uma solução autossustentável, mas mais controversa, que usa um “sistema de acionamento de genes”, promovendo a disseminação de genes de resistência à dengue por uma população de mosquitos silvestres, bloqueando a reprodução de ao menos uma forma do vírus da dengue, conhecida como tipo 2. Ao contrário dos mosquitos de Tapachula, os insetos equipados com um acionamento de gene sobreviverão no meio ambiente. James avalia que testes de campo para sistemas de acionamento de gene ainda são coisa para o futuro. O subsecretário da Saúde Domínguez Zárate encara a abordagem do geneticamente modificado como “de baixo custo e de alta criatividade. Se a dengue fosse algo de menor importância, então por que modificar algo da Natureza?”, questiona ele. “Precisamos respeitá-la tanto quanto possível.” Ainda assim, o custo da dengue pesa mais que os riscos potenciais para o meio ambiente, defende ele para acrescentar: “Vale a pena apostar nisso”. n

A AUToRA bijal P. trivedi é autora premiada, especializada em biologia, meio ambiente e medicina. Estudou biologia molecular e bioquímica em oberlin College e na University of California, Los Angeles. Para conhecer mais Genetic elimination of dengue vector mosquitoes. Megan R. Wise de Valdez et al., em Procee­ dings of the National Academy of Sciences USA, vol. 108, no 12, págs. 4772–4775, 22 de março de 2011. www.pnas.org/content/108/12/4772.full Insect population control using a dominant, repressible, lethal genetic system. Dean D. Thomas et al., em Science, vol. 287, págs. 2474–2476, 2000. www. sciencemag.org/content/287/5462/2474.abstract building the better bug. David A. o’Brochta e Peter W. Atkinson, em Scientific AmericAn, vol. 279, no 6, págs. 90–95, dezembro de 1998. Genetic strategies for the control of dengue transmission. http://stopdengue.hs.uci.edu SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL aula aberta

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MATEMáTICA

Geometria a serviço dos deuses no Japão POr annICK HOrIuCHI

H

oje em dia, quem caminhar pelas ruas das pequenas cidades do Japão pode ainda descobrir, penduradas nos alpendres dos templos budistas ou dos santuários do xintoísmo, gravuras com figuras geométricas conhecidas como FIGuras GeOMétrICas Os elementos, de Euclides, sangaku ou tabuletas matemáticas assim como outros clássicos (pág. ao lado). traduzidos dos chineses, Essas tabuletas visíveis em nosexerceram influência sobre a matemática japonesa. sos dias são em sua maioria do século 19, mas sabe-se que a prática já era corrente em meados do século 17. Estima-se que, na época dos xoguns de Tokugawa (período feudal entre 1603 e 1868), elas tenham sido produzidas aos milhares, mas a maior parte desapareceu sem deixar marcas. O conteúdo e a forma dos sangaku mudaram pouco desde a época em que surgiram: trata-se sempre de enunciados de problemas propostos por um indivíduo, com ou sem a solução. Eles são relativamente sucintos e, em geral, inspirados em composições geométricas complexas. GeOMetrIa VarIáVel As soluções, quando eram oferecidas, resumiam-se a listas herméticas de operações, que nada deixavam transparecer sobre o raciocínio e o cálculo feito para chegar até elas. Alguns 36 SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL aula aberta

problemas podiam ser resolvidos facilmente por meio de um cálculo algébrico simples; outros exigiam instrumentos de análise muito mais elaborados. Os mestres japoneses tinham, no campo das figuras imbricadas, uma experiência muito rica que lhes permitia distinguir os problemas difíceis das variantes de problemas conhecidos. Por que os matemáticos escolheram um sítio religioso para pendurar as tabuletas? Elas pertenciam a uma categoria mais ampla de objetos, a dos ema, que significa literalmente “cavalos pintados”. Desde o século 8o, os adeptos budistas ou xintoístas substituíram aos poucos as oferendas de animais vivos pela colocação de pranchetas nas quais estava representado esse animal sagrado (pág. ao lado). Ao longo do tempo, os ema se dissociaram da ligação com o animal para representar temas profanos como cenas de batalha ou personagens célebres. Contudo, as tabuletas conservaram uma finalidade religiosa. Mesmo essa função deixou de ser indispensável a partir dos séculos 15 e 16. Artistas e matemáticos novatos utilizaram esse suporte para se tornarem conhecidos. Sob o reinado dos xoguns Tokugawa, período que nos interessa aqui, admirar os “cavalos pintados” fazia parte da visita aos templos. No início do século 17, os matemáticos iam de vento em popa no arquipélago. O Japão estava na aurora do mais longo período de paz de sua história. Com a ajuda de obras importa-

nIColas delerue/http;//sangaku.Into

Penduradas em alpendres de templos, as tabuletas que propõem questões matemáticas aos poucos tiveram sua função religiosa substituída por preocupações ligadas a propaganda e a demonstrações de força


a

e b

c

d

shudehara hIdeo

das da China ou redescobertas nas prateleiras das bibliotecas, tradições científicas se construíam ou se reconstruíam sobre novas bases. Os matemáticos faziam parte desse grande movimento que lembra o da Renascença no Ocidente. As pesquisas matemáticas atingiram um pico nos últimos decênios do século 17 antes do surgimento do grande matemático Seki Kowa Takakazu (1642-1708) e de seu não menos brilhante discípulo Takebe Katahiro (1664-1739). É no campo das técnicas de resolução algébrica que os progressos são mais espetaculares. Com Takebe, os japoneses análIse exploraram o terreno InFInItesIMal o cálculo diferencial e o da análise infinitesicálculo integral consti- mal. Esse interesse pela tuem os dois principais ciência do cálculo se ramos da análise infinitesimal, um poderoso traduziu por um cresciinstrumento para resol- mento das publicações ver muitos problemas nesse campo e pela nas diversas áreas do multiplicação de “esconhecimento. colas” de matemática, para onde afluíam os amadores em busca de um ensino completo. Nesses lugares, naquela época, não havia cursos coletivos. Os alunos eram com frequência deixados sozinhos para resolver os problemas e o mestre se contentava em fornecer a cada um algumas pistas para reflexão. No entanto, o laço que unia o aluno a sua escola era bem mais forte e mais exclusivo que atualmente. Uma das razões era que cada colégio cuidava com certo ciúme de seu conjunto de conhecimentos e só o revelava em conta-gotas e aos mais merecedores. Assim, os métodos de resolução mais elaborados eram reservados a um círculo muito pequeno de discípulos. Só aqueles que conseguiam chegar a um nível de conhecimento equivalente ou superior ao do mestre podiam por sua vez abrir uma escola, e apenas um entre eles sucedia o mestre no comando da escola. Na capital Edo, antigo nome de Tóquio, a chamada escola de Seki desfrutou do mais alto prestígio. Ainda que o matemático não tenha sido seu fundador, essa escola foi a única a deter a obra do grande mestre em sua totalidade. O conjunto de conhecimentos da escola também abrangia as obras dos discípulos ilustres que o sucederam e aprofundaram seus métodos.

1. nO JaPãO, numerosos lugares de peregrinação xintoístas e budistas abrigam tabuletas matemáticas, chamadas de sangaku, onde estão registrados problemas quase sempre geométricos. Por exemplo, na prefeitura de Iwate, o santuário de namiwake (a, as tabuletas são datadas de 1822 e b) e o santuário de Ichinoseki Hachiman (c e d, de 1838) abrigam várias dessas tabuletas. é também o caso, na prefeitura de Fukushima, da entrada do santuário de Hiwatari (e, de 1888).

2. Os emA, ou “cavalos pintados”, são objetos que substituíram os sacrifícios de animais como oferendas a partir do século 8o. as tabuletas de matemática constituem uma categoria desses “cavalos pintados”.

3. retratO De aida yasuaki, aos 70 anos de idade. quando mais jovem, ele era um samurai ambicioso, mas sem dinheiro. adquiriu celebridade graças a uma tabuleta de matemática depositada em um santuário. SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL aula aberta

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PrObleMas InsPIraDOs eM sanGaKu (resPOstas nesta PáGIna) a

b

d A. Problema clássico da matemática japonesa que se encontra em muitos manuais e tabuletas matemáticas. Os círculos azul, laranja e vermelho são tangentes entre si dois a dois, e tangentes à direita. qual é o diâmetro do círculo vermelho, conhecendo-se os diâmetros respectivos dos círculos azul e laranja?

c

D. Problema do Tratado matemático das tabuletas sagradas, de Fujita Sadasuke (1789): considere-se um grande círculo (em verde) no qual se inserem círculos “em série” (em laranja) e círculos “adjacentes” (em azul). O diâmetro do grande círculo é de 97 polegadas e 5 décimos. O do último círculo “adjacente” é de um décimo. Não se conhece o número total de círculos “adjacentes”. A quanto se eleva o número total de círculos “adjacentes” (a figura foi desenhada postulando-se que o último círculo “adjacente” era o nono), compreendido entre o primeiro e o último?

C. Num tronco de cone (em verde), estão ( 2Dd + D duas inseridas + d )/2 pequenas esferas (em azul) e duas grandes esferas (em laranja) de ( D/d –14 +1)/2 diâmetro respectivo D e d. Cada uma delas é tangente aos três outros, na parede exterior assim como a uma das bases. Os valores de D e d são conhecidos. Determine h, a altura do tronco de cone.

Resposta A: 1/√r3 = 1/√r1 + 1/√r 2, onde r1, r2 e r3 são respectivamente os raios dos círculos laranja, azul e vermelho. Pode-se resolver o problema com a ajuda do teorema de Pitágoras. Resposta B: D = 8d/3. Resposta C: h = (√2Dd + D + d)/2. Resposta D: Designando por D o diâmetro do círculo verde e por d o diâmetro do último círculo “adjacente”, o número N é igual a: (√ D/d - 14 + 1)/2, ou seja, 16.

Essa organização rígida e compartimentada nem sempre foi unanimidade entre os matemáticos. Alguns, da escola de Seki, optaram por difundir os conhecimentos sem temer a punição. No final do século 18, a regra do segredo era cada vez menos respeitada diante da pressão ( 2Dd + D + d )/2 provocada pela forte demanda por edu( D/d rural –14 +1)/2 no país. A lógica econômica cação levou as escolas a crescer e a estender sua influência nas regiões afastadas. Para isso, entraram em contato com os mestres de província ou enviaram mestres itinerantes encarregados de recrutar a clientela e trazê-la para a capital. Assim, a capacidade de uma escola de se fazer conhecer passou a ter importância. Foi nesse contexto social que as tabuletas conheceram uma popularidade extraordinária. Pode-se distinguir três funções preenchidas por elas.

durar a resolução de um problema difícil num lugar muito visitado era uma maneira eficaz de atrair a atenção para eles. Assim procedeu o matemático Aida Yasuaki (1747-1817) no momento em que decidiu se tornar conhecido na capital. Aida (ver imagem 3) era um samurai originário de Yamagata, cheio de ambição, mas sem recursos, que aprendeu matemática com um pequeno mestre do interior. Em 1781, colocou sua primeira tabuleta no santuário do monte Atago, que na época era um dos pontos de encontro favoritos dos matemáticos. Seu objetivo foi alcançado: algum tempo depois, quando decidiu bater à porta de Fujita Sadasuke (1734-1807), representante oficial da escola de Seki, seu nome já era conhecido. Nesse episódio é possível observar a segunda função das tabuletas: a de colocar desafios e de se submeter à crítica. A lenda conta que quando Aida se apresentou diante de Fujita para lhe pedir para aceitá-lo como discípulo, o mestre exigiu que ele corrigisse o erro que havia cometido na resolução do problema de Atago.

Essa humilhação esteve na origem de um conflito histórico que durante toda a vida iria opor os dois matemáticos por meio de outros discípulos. Durante sua longa e produtiva carreira (2 mil fascículos redigidos em 30 anos), Aida não deixaria de publicar “retificações” de problemas resolvidos por Fujita. Esse último, de sua parte, também não deixaria de “retificar” as “retificações” de seu adversário. Essa guerra declarada eDO na escola que era de longe a A matemática mais prestigiada de Edo per- passou a ser desenvolvida mitiu a Aida construir sua re- no Japão a parputação. No plano científico, tir do Período é difícil apontar um ganhador, Edo, entre os anos 1603 e pois havia muita má-fé de am- 1867, quando o bas as partes. O problema de país se tornou Aida, na origem da polêmica, menos dependente da China. não apresentava nenhum erro, mas apenas imperfeições resultantes de um domínio ruim do vocabulário técnico. Dessa luta espetacular, restou sobretudo o gosto pelo duelo matemático e o papel que desempenharam as tabuletas na comunicação entre os sábios.

O PaPel Das tabuletas A primeira função, provavelmente a mais antiga, foi a de divulgar os jovens talentos isolados e desprovidos de recursos. Pen38 SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL aula aberta

Bryan ChrIstIe

b. Num quadrado (em verde), estão traçados um semicírculo – cujo diâmetro é igual ao comprimento do lado do quadrado –, um grande círculo (em laranja) e três pequenos círculos (em azul) que apresentam as propriedades de tangência indicadas na figura. Exprima o diâmetro D do grande círculo laranja a partir do diâmetro d dos pequenos círculos azuis.


hIroshI uMeoka

4. as tabuletas MateMátICas DO JaPãO mencionavam sempre os nomes dos matemáticos que supostamente teriam sido os autores desses problemas. tratava-se na maior parte das vezes de autores de fachada, que haviam contribuído financeiramente para a preparação das tabuletas cujo conteúdo matemático fora ditado por mestres da capital.

Numa época em que não existiam jornais, os sangaku permitiam aos matemáticos se informar sobre os problemas da moda e reagir rapidamente aos desafios. Destes, os mais correntes assumiam a forma de problemas sem solução chamados de “legados” ou, em japonês, idai. Contudo, os problemas já resolvidos também davam lugar a duelos. Quando a resolução era considerada inábil e pesada, apelando para uma equação de grau inutilmente elevado, ela podia se tornar objeto de uma “retificação” por parte de um outro, gesto que era sentido pelo primeiro como uma humilhação. A “retificação” podia ser rabiscada numa folha de papel e fixada embaixo da tabuleta. Um sangaku recebia às vezes diversas correções. Essa intensa atividade em torno das tabuletas apareceu nas coletâneas divulgadas nos anos 1790. A primeira do gênero, intitulada Tratado matemático das tabuletas sagradas (1789), foi publicada por Fujita. Nela há enunciados de problemas expostos no santuário do monte Atago que foram motivo de combates e terminaram com vantagem para a escola Seki. As soluções propostas pelos matemáticos das outras escolas sofriam invariavelmente a suprema afronta de serem julgadas “erradas”. O sucesso dessa coletânea, que seria seguida de edições ampliadas, provou quanto era importante para as escolas da época afirmarem sua supremacia no campo das tabuletas. Para conseguir isso, não hesitavam em recorrer a meios desonestos, como introduzir

erros nas soluções de seus concorrentes para em seguida atribuir a si próprias o mérito de tê-los corrigido. FunçãO PublICItárIa Isso nos conduz diretamente à terceira função dessas tabuletas, a propaganda das escolas. Todos os textos de problemas que aparecem na coletânea de Fujita são assinados, e os nomes são precedidos de elementos que exibem a influência da escola. Para um samurai da capital, por exemplo, indicava-se seu feudo de ligação; para um camponês ou comerciante, seu país de origem. Mais que a identidade dos autores, relegados ao fim da tabuleta, esses textos colocam em evidência o nome do mestre e sua filiação. Assim, no primeiro fascículo do Tratado matemático das tabuletas sagradas, todos os problemas destacados são atribuídos a discípulos de Fujita, apresentado como “quarto na linhagem dos representantes da escola de Seki”. Pergunta-se então se esses autores eram só de fachada e se não era o próprio mestre que criava todos os problemas, considerando-se que a solução proposta brilhava sempre pelo alto nível de concisão. Uma coisa é certa, essas tabuletas, reais ou fictícias, contribuíam para a promoção da escola na capital. A longa lista dos discípulos que aparece nas tabuletas demonstra sua influência no país, e a dificuldade dos problemas resolvidos oferece uma prova gritante de seu alto nível de competência. Os sangaku estavam igualmente presentes no campo. Mas seu papel não era

idêntico ao que tinham na capital, como mostram os diários de viagem deixados por Yamaguchi Kazu. Nascido em 1780, ele era o porta-bandeira da escola de Hasegawa, implantada em Edo, que ficou conhecida nos anos 1830 pela publicação de manuais que rompiam com a tradição do segredo e se distinguiam pela qualidade pedagógica. Entre 1817 e 1822, Yamaguchi realizou três viagens que o conduziram à península de Chiba, em Honshu e nas regiões do sudoeste até a ilha de Kyushu. Durante suas viagens, ele manteve um diário detalhado que fornece indicações suplementares sobre o uso das tabuletas. Mestres ItInerantes teMPlOs A maneira pela qual Yama- o missionário guchi se dirigia invariavel- jesuíta Matteo mente aos templos e santuá- Ricci (15521610) tinha por rios quando penetrava num objetivo a difuvilarejo revela que as tabu- são da doutrina letas assinalavam a presença cristã entre os chineses, mas na localidade de um mestre acabou contribuindo com a de matemática. Yamaguchi também regis- cultura chinesa por traduzir trou bastante em seu diário obras ocidentais de viagem a presença de de geometria e problemas – indício de que a de astronomia. prática se expandira bastante na primeira metade do século 19. Em suas viagens, Yamaguchi recolheu grande quantidade de jovens talentos. Numa correspondência que enviou a seu mestre na capital, ele o informava dos desejos de seus novos discípulos de pendurar uma tabuleta votiva numa região “distante”, referindo-se com certeza a Edo. Pela leitura dessa carta, compreende-se que a oferenda de uma tabuleta era um assunto complexo. Ela exigia uma reflexão e uma colaboração ativa por parte dos altos responsáveis pela escola. n A AUToRA annick Horiuchi dirige o Grupo de Pesquisas sobre o Japão em ciências sociais e humanas (GreJa), na Universidade de Paris VII. Para conhecer mais les mathématiques peuvent-elles n’être que pur divertissement? une analyse des tablettes votives de mathématiques à l’époque d’edo. annick Horiuchi, em Extrême­Orient, Extrême­Occident, vol. 20, págs. 134-151, 1998. SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL aula aberta

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QUÍMICA

as riquezas enterradas do afeganistão Geólogos estimam que jazidas recémencontradas no país em guerra poderiam atender à demanda mundial por terras raras e minerais estratégicos, superando o predomínio do ópio

cena, à primeira vista, se parece com muitas que ocorrem diariamente na Zona Vermelha no sul do Afeganistão, uma área devastada pela guerra: um par de helicópteros Black Hawk voa próximo a uma montanha perto da fronteira do sul do país com o Paquistão. Quando pousam, militares americanos de elite descem, rifles prontos para o ataque. Mas então geólogos com capacetes e pesadas vestes de cerâmica também saltam. Os pesquisadores são virtualmente indistinguíveis dos soldados, exceto por carregarem martelos para rocha em vez de armas. Uma cadeia humana de soldados circunda os cientistas assim que eles avançam sobre o terreno empoeirado. “No momento em que você sai, entra na frequência do geólogo”, revela Jack H. Medlin, diretor das atividades da organização U.S. Geological Survey (Pesquisa Geológica dos EUA) no Afeganistão. “Você esquece, basicamente, que esses caras estão aqui − a menos que você tente sair do círculo.” A equipe de Medlin participou de muitas missões, cada uma delas limitada a uma hora, para que forças hostis não tenham tempo de se organizar e atacar. Sessenta minutos é um período estressante, fugaz para geólogos que normalmente levariam dias para retirar amostras e mapear o local. As rochas contendo algum elemento desejado − como ouro

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ou neodímio − são invariavelmente envoltas por outras menos interessantes, todas depositadas há muito tempo e desde então dobradas, enterradas e exumadas, o que as deixa aparentes apenas aqui e ali, possivelmente em leitos d’água que sofreram erosão ou em lados opostos de um vale profundo. Seguir a trilha demanda conhecimento, vitaliterras raras dade e concentração. Designa um grupo de 17 A última dessas excursões com- elementos químicos. provou que as missões valem os riscos. Quinze deles são lantaEla revelou uma concentração impres- nídeos, com número atômico (Z) entre 57 (lantâsionante de elementos de terras raras nio) e 71 (lutécio), além − um cobiçado grupo dos chamados de escândio (Z=21) minerais estratégicos que se tornaram e ítrio (Z=39). a expressão é usada apenas por essenciais para a produção de alta tec- tradição, eles não são nologia, com oferta escassa nos Esta- terras e muitos têm larga dos Unidos e em muitos outros países. ocorrência. Geólogos por muito tempo suspeitaram que o Afeganistão estaria repleto de grandes e inexploradas reservas de minerais estratégicos, no valor de bilhões ou trilhões de dólares. E líderes políticos sabiam que, se o volume de minerais fosse suficiente para ser explorado, a riqueza poderia permitir à economia do Afeganistão migrar de sua dependência

MoIses saMan redux pICtures

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COlInas DesOlaDas no sul do afeganist達o poderiam conter uma quantidade de elementos de terras raras suficiente para abastecer a demanda mundial durante anos. SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL aula aberta

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JaZIDa o valor econômico dessas rochas que contêm grande quantidade de um elemento químico (seja substância simples ou composta) é determinado pela concentração desse elemento na rocha-mãe, suas aplicações e viabilidade de extração.

da produção de ópio, tornando o país mais estável politicamente. Mas antes que qualquer empresa mineradora comece a cavar, alguém precisa saber se as jazidas realmente contêm tantos tesouros que a operação vai valer a pena. Isso significa sujar os pés: coletar amostras e mapear as rochas detalhadamente. A USGS tem agora grandes quantidades compiladas de informações de suas perigosas incursões em várias regiões pelo mundo. Depois de negociações de alto nível com Medlin sobre as últimas informações, autoridades americanas estão convencidas de que as riquezas minerais poderão ajudar a transformar o Afeganistão. De fato, uma espécie de corrida por terras raras já começou. Uma grande companhia mineradora da China marcou território em uma jazida de cobre enorme com um projeto de US$ 2,9 bilhões que agora é o maior programa em desenvolvimento no Afeganistão. Empresas americanas investiram em ouro, e companhias indianas são a maioria das duas dúzias em busca de ferro. O Afeganistão poderia se tornar um grande fornecedor de terras raras caso a China retenha sua produção. Mas a velocidade com que investidores estrangeiros vão explorar esses elementos não está clara. O local examinado em fevereiro de 2011 está no sul do país − a região mais violenta, sob controle do talibã. Um cenário como esse poderia nunca ter sido uma possibilidade séria se geólogos não tivessem despendido esforços extraordinários para fazer ciência numa zona de guerra − uma história que permaneceu em grande parte encoberta até agora. Medlin e outros 50 cientistas da USGS têm explorado o Afeganistão por sete anos e se esforçaram muito para treinar geólogos do país a fazer o mesmo trabalho. Ele e os demais pesquisadores ficaram de voltar a Cabul para ajudar cientistas afegãos a interpretar os últimos relatórios e tomar decisões políticas sobre dúzias de novas jazidas minerais. E há planos para olhar ainda mais de perto a descoberta de terras raras, que eles suspeitam ter volume maior que a estimativa inicial.

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Uma impressionante variedade de minerais está enterrada no Afeganistão, incluindo sete jazidas de alta qualificação. Com base em conhecimento científico recente, observadores acreditam que a mineração possa tornar o país mais estável economicamente e reduzir sua dependência de ajuda externa e do comércio ilegal de ópio. Alguns países já investiram em dois locais, e seis mais estão previstos para participar de leilão. Mas a infraestrutura precisará ser melhorada. A produção mineral de apenas uma mina grande poderia gerar empregos para milhares de afegãos. Maymana Maymana Maymana

TTUTUU RRCRCO MMM EENENN I ISISTSTÃTÃO COO ÃOO

Herat Herat dododo Norte Norte Herat Norte BARITA, BARITA, BARITA, CALCÁRIO CALCÁRIO CALCÁRIO

Herat Herat Herat

Namaksar-e-Herat Namaksar-e-Herat Namaksar-e-Herat LÍTIO LÍTIO LÍTIO

Dusar-Shaida Dusar-Shaida Dusar-Shaida

Nalbandon Nalbandon Nalbandon

A ciência revela 29 bilhões de dólares apenas com cobre

CHUMBO, CHUMBO, ZINCO ZINCO CHUMBO, ZINCO

ESTANHO, ESTANHO, COBRE COBRE ESTANHO, COBRE

Kharnak-Kanjar Kharnak-Kanjar Kharnak-Kanjar MERCÚRIO MERCÚRIO MERCÚRIO

TURMALINA, TURMALINA, TURMALINA, ESTANHO ESTANHO ESTANHO

strstrst adaardaad RaiRniRgnign g

EE EE Farah Farah Farah

Sangin Sangin Sangin

Chakhansur Chakhansur Chakhansur LÍTIO LÍTIO LÍTIO

I IRIRRÃÃÃ

Lashkar Lashkar Gah Gah Lashkar Gah

O volume de terras raras aqui pode ser o triplo do atualmente estimado Khanneshin Khanneshin Khanneshin

TERRAS TERRAS RARAS, RARAS, TERRAS RARAS, CARBONATITO, CARBONATITO, URÂNIO URÂNIO CARBONATITO, URÂNIO

Godzareh Godzareh Godzareh LÍTIO LÍTIO LÍTIO

Helmand Helmand dododo Sul Sul Helmand Sul MaPa de xnr ProduCtionS

DesCObertas (De terras) raras Por décadas, a maior parte das afirmações sobre a riqueza mineral do Afeganistão eram suposições. Em 2007, a equipe de Medlin havia identificado as 24 regiões mineiras mais promissoras pelas planícies áridas e altas montanhas do país com base numa meticulosa integração de relatórios de campo não publicados da era soviética e anteriores a ela. Mas tanto o governo americano quanto o do Afeganistão basicamente ignoraram a informação até dois anos mais tarde, quando Paul A. Brinkley a conheceu. Subsecretário americano de Defesa que havia gerenciado os esforços do Pentágono para estimular os negócios no Iraque e no Afeganistão, Brinkley percebeu que minerais eram a melhor aposta contra o ópio, e pediu ajuda a Medlin. Medlin sabia que seria necessária uma pesquisa muito mais sofisticada para atrair empresas de mineração a fazer ofertas por terras. As companhias costumam investir muito dinheiro para determinar se vão explorar algum lugar, e a

a Promessa do afeganistão como Centro Mineral Global

---

TRAVERTINO TRAVERTINO TRAVERTINO

FonteS: uSgS (imagens e dados); u.n. dePartMent oF SaFety and SeCurity, aFgHaniStan oPiuM Survey 2010, SuMMary FindingS, u.n. oFFiCe on drugS and CriMe (níveis de segurança); governMent oF aFgHaniStan, aFgHaniStan oPiuM Survey 2010, SuMMary FindingS, u.n. oFFiCe on drugS and CriMe (cultivo de ópio)


UUUZZZBBBEEQ EQQUUUI ISISTSTÃ TÃÃOOO

TTATAADDD JJIJIQIQQUUUI ISISTSTÃ TÃÃOOO

Investidores americanos injetaram US$ 50 milhões em minas de ouro

Badakhshan Badakhshan Badakhshan

Takhar Takhar dododo Takhar Norte Norte Norte

OURO OURO OURO

OURO OURO OURO

dada EsEtsrEtasratradRaRiniRgnigng

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Mazar-e Mazar-e Mazar-e Sharif Sharif Sharif

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LÍTIO LÍTIO LÍTIO

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Baghlan Baghlan Baghlan

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Baghlan Baghlan Baghlan

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ESMERALDA, ESMERALDA, ESMERALDA, Chaharikar Chaharikar ChaharikarPRATA PRATA

Deve conter 420 bilhões de dólares em ferro Haji-Gak Haji-Gak Haji-Gak

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Cabul Cabul Cabul

FERRO FERRO FERRO

Aynak Aynak Aynak

COBRE COBRE COBRE

Jalalabad Jalalabad Jalalabad

Ghunday Ghunday Achin Achin Ghunday Achin

MAGNESITA, MAGNESITA, ESTEATITA ESTEATITA MAGNESITA, ESTEATITA

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ESTANHO, ESTANHO, TUNGSTÊNIO TUNGSTÊNIO ESTANHO, TUNGSTÊNIO

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Capital Capital Capital Estrada Estrada existente existente Estrada existente Estrada Estrada proposta proposta para para facilitar facilitar oodesenvolvimento Estrada proposta para facilitar odesenvolvimento desenvolvimento Ferrovia Ferrovia existente existente Ferrovia existente Ferrovia Ferrovia proposta proposta Ferrovia proposta Linha Linha dedede transmissão transmissão existente existente Linha transmissão existente Linha Linha dedede transmissão transmissão proposta proposta Linha transmissão proposta Subestação Subestação existente existente Subestação existente Subestação Subestação proposta proposta Subestação proposta Jazidas Jazidas minerais minerais substanciais substanciais Jazidas minerais substanciais Partes Partes dedede jazidas jazidas sob sob concessão concessão Partes jazidas sob concessão Jazidas Jazidas programadas programadas para para leilão leilão Jazidas programadas para leilão COBRE COBRE Recursos minerais minerais COBRERecursos Recursos minerais FERRO FERRO Jazidas minerais minerais dedede alta alta qualificação qqualificação q qualificação FERROJazidas Jazidas minerais alta q çç ç

Ghazni Ghazni Dasht-e-Navar Dasht-e-Navar Dasht-e-Navar Ghazni

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COBRE, COBRE, OURO OURO COBRE, OURO

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LÍTIO LÍTIO LÍTIO

COBRE, COBRE, COBRE, OURO OURO OURO

Uma companhia chinesa investiu 2,9 bilhões de dólares

Extremo Extremo Extremo Alto Alto Alto Médio Médio Médio Baixo Baixo Baixo

Qalat Qalat Qalat

Kandahar Kandahar Kandahar

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Cabul Cabul Cabul

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HELMAND HELMAND HELMAND

Cultivo Cultivo de dede ópio ópio por por Cultivo ópio por província província (em (em hectares) hectares) província (em hectares) Mais Mais dedede 303030 mil mil Mais mil De DeDe 1010mil a a30a3030 mil mil 10mil mil mil De DeDe 1 1mil mil a a10a10mil 1 mil 10mil mil Menos Menos que que 1 1mil mil Menos que 1 mil Livre Livre dedede papoulas papoulas Livre papoulas

Cabul Cabul Cabul

É mais provável que a mineração comercial comece nas regiões do norte, com menor risco de violência (alto à direita), intromissão do talibã ou cultivo de ópio (abaixo à direita). Êxito no norte poderia criar grande pressão econômica e política para desenvolver o sul.

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maioria delas não iria enviar seus próprios pesquisadores para uma zona de guerra. Em 2009, a força-tarefa de Brinkley pediu a Medlin que fizesse exatamente isso. Desde então, a USGS tem usado imagens de satélite, pesquisas de sensoriamento remoto e trabalho de campo com cobertura militar para inspecionar estimativas antigas e identificar com precisão as novas jazidas mais promissoras. Medlin agora pode dizer com certeza que pelo menos meia dúzia de depósitos de metal equivalem àqueles explorados nas mais produtivas minas pelo mundo. As rochas ricas em elementos de terras raras estão situadas perto de um vulcão inativo nas planícies áridas do sul da província de Helmand, não muito distantes da vila de Khanneshin. Cientistas da USGS têm se arriscado em visitas ao vulcão, na Zona Vermelha, em especial pela preocupação sobre como a indústria mundial vai atender suas necessidades cada vez maiores de elementos críticos. A China atualmente responde por 97% da oferta mundial de terras raras, o que deixa outros países industrializados preocupados, particularmente considerando a recente suspensão de exportações para o Japão. A demanda global por outros minerais também é crescente e os preços estão subindo junto. Uma década atrás, o preço do cobre era de aproximadamente US$ 0,80 por libra-peso; agora, chega a cerca de US$ 4. Até agora a equipe americana mapeou 1,3 milhão de toneladas métricas da cobiçada rocha 44 SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL aula aberta

em Khanneshin, contendo terras raras suficientes para atender a atual demanda mundial por dez anos. O Pentágono estimou o seu valor em US$ 7,4 bilhões. Outros US$ 82 bilhões em outros elementos críticos podem estar presentes nesses locais. Com mais tempo em terra e o tipo certo de pesquisas geofísicas, os cientistas suspeitam que constatariam que a jazida de terras raras poderia ser duas ou três vezes maior. Observando através de um vale profundo − eles não tiveram tempo para explorá-lo − os geólogos dizem que puderam ver o que era quase certamente uma continuação da formação rochosa. Imagens de alta altitude que medem as variações no magnetismo e densidade de rochas localizadas profundamente sugerem que o material desejado provavelmente também vai muito mais para o fundo. Mas qualquer mineração no vulcão Khanneshin ainda estaria distante no futuro. Com pouca experiência em indústria pesada, o Afeganistão tem ferrovias ineficientes e ausência de energia elétrica em áreas rurais. Mas esses desafios não são o problema. Grandes companhias de mineração estão acostumadas a explorar fronteiras não desenvolvidas em áreas remotas da Indonésia, Chile e Austrália, por exemplo. A necessidade de segurança excepcional contra forças hostis é o potencial problema para o negócio. As forças de coalizão passaram o controle da capital da província, Lashkar Gah, para forças de segurança afegãs em julho, tornando a segurança na região ainda mais incerta.

Metal PesaDO No momento, os investimentos multibilionários necessários para abrir a mineração no Afeganistão são mais palatáveis na metade norte do país, onde o perigo é menos imediato, avalia Medlin. E isso não é mau negócio. Aquelas áreas abrigam massas não exploradas de rocha contendo cobre, ouro e ferro que valem centenas de bilhões de dólares O Ministério de COMMODItIes Minas do Afeganistão Termo usado para pretende estimular a indicar produto destinado ao comércio concessão para essas externo em estado commodities. O pri- bruto, com caracterísmeiro passo para isso ticas físicas homogêneas (carne e soja foi dado em 2007, são commodities que quando a China Me- o Brasil exporta). tallurgical Group venc- Indica também qualquer mercadoria com eu uma licitação para preço estabelecido arrendamento de uma pelo mercado internajazida de cobre co- cional, comercializada em uma Bolsa de nhecida como Aynak, Valores (caso dos nas montanhas ao sul créditos de carbono). de Cabul. Esperando que a jazida vá fornecer US$ 43 bilhões durante a vida da mina, a companhia aceitou construir duas usinas de energia para alimentar os equipamentos de mineração e suplementar a rede de energia regional, assim como um pedaço da ferrovia necessária para ligar a mina a linhas ferroviárias nas antigas repúblicas soviéticas ao norte. Um maior interesse pelos minerais do país, contudo, estava congelado até que Brinkley se envolveu. Baseado em novos detalhes coletados pela equipe de Medlin, o Pentágono revigorou o interesse ao contratar uma grande empresa de consultoria

CortesIa de usgs

Os GeÓlOGOs said Mirzad (à esquerda) e stephen Peters buscam elementos de terras raras no sul do afeganistão enquanto militares americanos de elite os protegem contra militantes do talibã. Jazidas de cobre (à direita) mais para o oeste poderiam valer us$ 29 bilhões.


em mineração para compilar informações nos locais mais promissores em um formato atrativo a investidores estrangeiros. No fim de 2010 esses esforços se pagaram. Investidores ocidentais, liderados pelo presidente do J. P. Morgan Capital Markets, injetaram US$ 50 milhões em um pequeno projeto artesanal de ouro num vale a leste de Mazar-e Sharif. O objetivo é colocar a mina em funcionamento com mão de obra local e equipamentos modernos ainda em 2012. Novas atividades podem surgir em breve. Com ajuda do Pentágono e do Banco Mundial, o Ministério de Minas do Afeganistão pretende leiloar seis outras grandes áreas de minerais. O primeiro é o esconderijo com maior potencial de lucro do Afeganistão: ferro concentrado em Haji-Gak, uma região montanhosa localizada cerca de 130 km a oeste de Cabul (e convenientemente perto da ferrovia que está sendo planejada para o norte a partir de Aynak). Estimado em impressionantes US$ 420 bilhões, o empreendimento poderia trazer US$ 300 milhões em receita para o governo a cada ano e empregar 30 mil pessoas, de acordo com o ministério afegão. Assim como muitas das riquezas enterradas da nação, partes dessa vasta jazida, que floresce em rochas negras facilmente visíveis, foram descobertas mais de um século atrás, mas o Afeganistão nunca teve a combinação certa de condições necessárias, inclinação e estabilidade para deflagrar uma importante operação de mineração. assuMInDO O COntrOle Se esses e outros acordos tiverem êxito vão demandar pesquisa geológica e cientistas do Afeganistão precisam assumir o trabalho. Torná--los aptos em ciência moderna e tecnologia da informação era a principal meta da USGS quando chegou ao país (e ainda é). A meta motiva Medlin e um colega próximo da USGS, Said Mirzad, geólogo afegão-americano que visitou a jazida de ferro Haji-Gak há mais de 30 anos, como diretor da Pesquisa Geológica do Afeganistão. Mirzad diz que tinha uma visão clara da possibilidade de levar o ferro de Haji-Gak por caminhão ao Paquistão, ou possivelmente desen-

volver uma siderúrgica local. Mas a invasão soviética de 1979 e a ocupação que ocorreu em seguida inviabilizaram aquele sonho. Os soviéticos prenderam Mirzad várias vezes antes que ele finalmente fosse para os Estados Unidos com sua mulher e dois filhos pequenos em 1981. A capacidade científica do país ficou estagnada nas décadas seguintes. A invasão americana de 2001, no entanto, abriu as portas antes cerradas. Cerca de três semanas após os ataques de 11 de setembro, Mirzad e Medlin receberam autorização − e posteriormente recursos financeiros da agência americana de desenvolvimento internacional USAID − para ajudar os afegãos a reconhecer com segurança que recursos naturais existiam enterrados em seu solo nativo e a treinar cientistas que poderiam aconselhar o governo sobre como explorar esses recursos. Essas atividades são trabalho típico da USGS, que tem ajudado dezenas de países com problemas a reconstruir seus setores de recursos naturais. “Após 25 anos de guerra, não tínhamos ideia se haveria algum geólogo em Cabul quando chegamos lá”, lembra Mirzad, que acompanhou Medlin e outros sete americanos na primeira visita da USGS, em 2004. Quando chegaram à sede da Pesquisa Geológica do Afeganistão, encontraram ruínas bombardeadas ao lado de um matadouro. Não havia janelas, portas, rede hidráulica ou eletricidade. Buracos de bala adornavam as paredes; um míssil havia atravessado o escritório do diretor. Ainda assim, cerca de 100 geólogos e engenheiros trabalhavam algumas horas por dia, principalmente para classificar relatórios antigos que haviam escondido em casa durante o regime talibã. Muitos deles complementavam a renda vendendo cigarros ou dirigindo táxis. Felizmente, o treinamento de ciência básica foi bom. O que eles estavam precisando era de conhecimento de avanços científicos e tecnológicos que haviam ocorrido desde o início da década de 80. Uma química afegã se encolheu quando alguém tirou um laptop: “Ela não o tocava porque estava com medo de ser eletrocutada”, lembra Medlin. Um exercício que os cientistas esperam levar a cabo é uma pesquisa geofísica detalhada sobre o vulcão Khanneshin.

A equipe de Medlin, juntamente com o Laboratório de Pesquisa Naval dos Estados Unidos, havia conduzido pesquisas aéreas a partir de um avião de grande altitude NP-3D desenhado a partir de aeronaves usadas para localizar submarinos durante a Guerra Fria. Ao classificar o magnetismo da Terra e outras propriedades, os geofísicos geraram imagens tridimensionais dos 10 km mais próximos da superfície do leito de rocha firme do país. Voando mais vagarosamente e a menor altitude, os mesmos instrumentos puderam discernir com muito mais precisão, revelando a maneira como as jazidas de mineral se estendem. A estimativa de US$ 7,4 bilhões em terras raras consideram, conservadoramente, que a rocha tem uma espessura de apenas 100 metros na região. E facilmente ela poderia ser mais espessa. Medlin havia esperado fazer aquela pesquisa, mas a autorização nunca veio. Então ele convenceu Brinkley a comprar para a pesquisa geológica do Afeganistão os mesmos equipamentos que podem ser levados a pé, e Medlin está levando geólogos afegãos para os Estados Unidos para ensiná-los a usar esses equipamentos. Medlin e Mirzad estão satisfeitos com uma renovação de US$ 6,5 milhões da sede da agência em Cabul, que a deixou tão bonita quanto sua equivalente no norte da Virgínia. E, para Mirzad, “o restaurante é ainda melhor”, acrescenta com uma piscada. O centro de pesquisa agora abriga um centro de informação digital de excelência e emprega 100 cientistas e engenheiros em tempo integral que estão conduzindo pesquisas de levantamento de minerais por conta própria. O trabalho de campo recente dos afegãos em uma jazida de cobre perto de Dusar-Shaida é a principal razão pela qual ela foi incluída entre outras previstas para serem leiloadas em breve, revela Medlin. DesaFIOs FOrMIDáVeIs O avanço científico deixa claro que a mineração lucrativa finalmente é possível no Afeganistão, e que pela primeira vez grandes investidores estão dispostos a apostar. Uma economia nacional liderada pela mineração poderia pôr fim ao domínio do ópio e ajudar a estabilizar o país. SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL aula aberta

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A AUToRA sarah simpson é jornalista freelancer e editora-colaboradora da Scientific AmericAn. Para conhecer mais Organização Pesquisa Geológica do afeganistão: www.bgs. ac.uk/afghanminerals Ministério de Minas do afeganistão: http://mom.gov.af/en Força-tarefa dos eua para Operações de negócios e estabilidade: http://tfbso.defense.gov Projetos da usGs no afeganistão: http://afghanistan. cr.usgs.gov 46 SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL aula aberta

terras raras e OutrOs MIneraIs estratéGICOs

Demanda Global evidencia Oferta limitada Por Mark Fischetti, editor Poucos países controlam a oferta mundial de minerais essenciais para produtos de alta tecnologia: európio para displays de TV, neodímio para drives de discos de computadores. E alguns países, como a China, começaram a reter os recursos para suas próprias companhias. Como resultado disso, nações industrializadas estão se tornando muito tensas a respeito das fontes de seus “elementos críticos” — minerais cruciais mas cujo fornecimento poderia ser restringido. O mais crítico para os Estados Unidos são os seis minerais conhecidos como elementos de terras raras, assim como índio, manganês e nióbio, de acordo com a U. S. Geological Survey. As nações que dipsõem deles (acima à direita) e a dependência americana (abaixo à direita) podem afetar a economia e segurança americana (no caso de produtos militares) se o comércio for limitado ou novas jazidas não forem encontradas. Mapeamento adicional é necessário para determinar o impacto dos potencialmente vastos recursos do Afeganistão.

Para que eles são usados? GruPO De MetaIs Da PlatIna Platina

Paládio ródio rutênio Irídio Ósmio

Conversores catalíticos, eletrônicos, processamento químico Conversores catalíticos, capacitores, sensores de CO Conversores catalíticos, processamento químico Contatos e resistores eletrônicos, superliga Vela de ignição, ligas, processamento químico Contatos eletrônicos, microscópios eletrônicos, implantes cirúrgicos

eleMentOs De terrras raras escândio ítrio lantânio Cério Praseodímio

Componentes aeroespaciais, ligas de alumínio Lasers, displays de TV e computadores, filtros de micro-ondas Refino de petróleo, baterias de carros híbridos, lentes de câmeras Conversores catalíticos, refino de petróleo, produção de lentes Motores de aeronaves, lâmpadas a arco voltaico

neodímio Promécio samário európio

Discos rígidos de computador, celulares, ímãs de alta potência Máquinas portáteis de raios x, baterias nucleares Ímãs de alta potência, etanol, limpadores de bifenilpoliclorado Displays de computadores e TVs, lasers, eletrônicos ópticos

Gadolínio térbio Disprósio Hólmio érbio túlio Itérbio lutécio

Terapia contra câncer, material de contraste para ressonância Eletrônicos de estado sólido, sistemas de sonar Lasers, hastes de controle de reatores nucleares, ímãs de alta potência Ímãs de alta potência, lasers Fibras ópticas, hastes de controle de reatores nucleares Máquinas de raios x, supercondutores Máquinas portáteis de raios x, lasers Processamento químico, lâmpadas de LED

OutrOs MIneraIs estratéGICOs índio Manganês nióbio

Displays de cristal líquido, semicondutores, filmes de energia solar Produção de ferro e aço, ligas de alumínio Produção de aço, ligas aeroespaciais

gráfICo de Jen ChrIstIansen

Apesar disso, alguns afegãos se preocupam se a mineração será realmente boa para o povo do país. De fato, a extensa exploração mineral em alguns países pobres se tornou mais uma maldição que uma bênção. A descoberta de petróleo na Nigéria há mais de 50 anos rendeu bilhões de dólares a companhias petroleiras e ao governo, mas a maioria dos nigerianos ainda vive com menos de US$ 1 por dia. O desenvolvimento poderia alimentar o ressurgimento do talibã e a corrupção do governo. Medlin defende uma “necessidade absoluta por transparência” como medida de precaução; toda a informação bruta que a USGS tão cuidadosamente compilou agora pertence ao governo afegão, o que permite aos Estados Unidos deixá-la disponível na internet. Proteção ambiental é outra preocupação. Em muitas partes do mundo onde há operações de mineração a céu aberto, autoridades enfrentam décadas de poluentes acumulados e que agora devem ser retirados. Procedimentos-padrão para extrair elementos de terras raras, por exemplo, deixam entulho espalhado com urânio e outros materiais radioativos que são uma ameaça à saúde. Transformar o Afeganistão em um dos maiores centros de mineração do mundo vai demandar planejamento e responsabilidade. Esses desafios e decisões finais sobre quais jazidas explorar devem ficar a cargo principalmente de cientistas afegãos. Estes podem se locomover com mais liberdade, então a equipe de Medlin fará o possível para aconselhá-los na sua busca por informações mais detalhadas. Para manter a atividade impulsionada, Medlin conseguiu US$ 8,7 milhões da USAID para dar sequência ao processamento de imagens e outras informações de sensoriamento remoto que a USGS já coletou para localizar jazidas mais promissoras. “É basicamente como retirar uma moeda de dez centavos de um monte com 1 milhão de moedas de um centavo”, compara Medlin. Segundo ele “estamos vendo anomalias minerais que os soviéticos e os afegãos nunca imaginaram”. Se os cientistas que estão sendo treinados e os políticos poderão avançar com o desenvolvimento do negócio é incerto. Por sorte, as rochas podem esperar. Elas têm todo o tempo do mundo. n


Au st rá bé lia lg ica br as il Ca na d Ch á in a Co lô m bi G a ab ão Ín di a Ja pã o Co re ia M al ás ia M éx ico Pe ru Rú ss ia áf ric a d Uc o S ul râ ni Es a ta do Zi s U m n bá ido s O bue ut ro s

quem tem?

Percentual da produção mundial e reservas conhecidas (2010) PlatIna e PaláDIO Produção total: 380 toneladas métricas Reservas totais: 66.110 toneladas métricas

Produção Reservas

Platina apenas

*

*

ElEmEntos dE tErras raras

*

Produção total: 133.600 toneladas métricas Reservas totais: 113.778.000 toneladas métricas

*

ínDIO Produção total: 574 toneladas métricas Reservas totais: Estimativa não disponível ManGanÊs Produção total: 12.920.000 toneladas métricas Reservas totais: 619.000.000 toneladas métricas

*

nIÓbIO Produção total: 63.000 toneladas métricas Reservas totais: 2.946.000 toneladas métricas

*Estimativa não disponível

Fontes de importação (2006-2009) americana

Pode vir do estoque de um país ou da reciclagem em vez de uma produção atual

Dependência americana Dados de importações americanas (2006-2009)

94%

58%

Platina

Paládio

100% Índio

100%

100% Terras raras 100%

Manganês Nióbio

África do Sul Alemanha Reino Unido Canadá

35% China 26% 16% 8% 15%

21% 17% 9% 4%

19% 11% 8% 27%

Rússia 44% 21% 17% 5% 13%

Gabão China Austrália Outros

84% Brasil 9% 2% 2% 3%

China 92%

O que os estados unidos podem fazer? A China França 3% produz cerca de 97% dos óxidos de terras raras do mundo. Japão 2% A grande fonte americana, a mina de Mountain Pass, na Áustria 1% Califórnia, foi fechada em 2002. A companhia Molycorp Outros 2% Minerals vai restabelecer a produção no local em 2012, mas nem a Molycorp nem qualquer outra empresa americana terão capacidade para refinar os óxidos em produtos úteis; reconstruir essa cadeia de produção poderia levar até 15 anos.

Canadá Japão Bélgica Outros

35% África do Sul

Outros 49%

África do Sul Reino Unido Bélgica Outros

*

† Incluídas ex-repúblicas soviéticas

Canadá Alemanha Estônia Outros

Estados Unidos

Mineral CoMModity SuMMarieS 2011, dePartaMento do interior doS eua e uSgS

SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL aula aberta

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FÍSICA

Demônios, entropia e a busca pelo zero absoluto Experimento mental idealizado no século 19 transformou-se em técnica real para atingir temperaturas ultrabaixas, preparando caminho para novas descobertas científicas e aplicações úteis POr MarK G. raIZen

À

medida que você lê estas palavras, moléculas de ar voam ao seu redor a 3 mil quilômetros por hora, mais rápido que uma bala, bombardeando-o por todos os lados. Enquanto isso, os átomos e moléculas que compõem seu corpo giram, vibram ou colidem uns com os outros incessantemente. Nada na Natureza está imóvel, e, quanto mais rápido algo se move, mais energia carrega; a energia coletiva de átomos e moléculas é o que chamamos de – e sentimos como – calor. Embora a imobilidade total, que corresponde à temperatura de zero absoluto, seja fisicamente impossível, os cientistas têm avançado em direção ao limite definitivo. Em ambientes tão extremos, estranhos efeitos quânticos começam a se manifestar e a produzir estados da matéria novos e incomuns. Em particular, resfriar nuvens gasosas de átomos – em vez de matéria nos estados líquido ou sólido – a frações de kelvin tem permitido a observação de partículas de matéria compor48 SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL aula aberta

tando-se como ondas, além de criarem de chips de computador. Do lado científico, a técnica pode permitir a exploração instrumentos de medida mais precisos. A desvantagem dessas técnicas de res- da zona nebulosa entre a física quântica friamento de átomos é que elas só podem e a química comum, ou a descoberta de ser aplicadas a poucos elementos. O hi- possíveis diferenças de comportamento drogênio, por exemplo, por muito tempo entre matéria e antimatéria. mostrou-se difícil de ser resfriado. Agora, no entanto, meu grupo de pesquisa de- COrrIDa De PrOJéteIs monstrou um novo método de resfriamen- Imobilizar e manipular átomos e molécuto que funciona para a maior parte dos ele- las não é uma tarefa fácil. Em um expementos e, também, para muitas moléculas. rimento típico, pesquisadores começam Minha inspiração: o experimento produzindo um gás rarefeito de certo mental da era vitoriana do físico esco- elemento químico, aquecendo ou vapocês James Clerk Maxwell, que imagi- rizando um sólido com um laser. O gás nou um “demônio” que parecia capaz precisa então ser desacelerado, confinado em uma câmara de vácuo e mantido de violar as regras da termodinâmica. Essa habilidade recém-descoberta afastado de suas paredes. Comecei com um truque consagrado. abrirá caminhos para a pesquisa básica e conduzirá a inúmeras aplicações prá- Mais de 40 anos atrás os químicos desticas. Variações da técnica podem, por cobriram que sob pressão de várias atexemplo, gerar processos para purifi- mosferas, um gás escapando por um furo car isótopos raros de uso importante na pequeno no vácuo se resfria de maneira medicina e em pesquisa básica, ou ainda, significativa enquanto se expande. Esses proporcionar um aumento na precisão “feixes supersônicos” são praticamente de métodos de produção em nanoescala monoenergéticos, ou seja, as velocidades


fotografIa de adaM voorhes

das moléculas serão todas muito próxi- sônicos em 2004, juntamente com Uzi bobinas da arma agiriam nesse caso diremas da média: por exemplo, se um feixe Even, químico da Universidade de Tel tamente nas moléculas de gás, trazendo-as sai a 3 mil quilômetros por hora, as mo- Aviv. Nossa primeira tentativa foi cons- ao repouso (ver quadro na pág. ao lado). léculas desviarão dessa velocidade no má- truir um rotor com pás que se moviam, O truque é possível porque a maioria dos ximo 30 quilômetros por hora. Em com- nas extremidades, à metade da velocida- átomos, assim como várias moléculas, tem paração, moléculas de ar à temperatura de do feixe de gás supersônico. Aponta- pelo menos uma pequena quantidade de ambiente, com velocidade média de 3 mil mos pulsos do feixe em direção às pás em magnetismo, e todos de fato se tornam quilômetros por hora, podem apresentar retrocesso, de maneira que a velocidade magnéticos quando em estado excitado. velocidades entre 0 e 6 mil quilômetros do feixe fosse precisamente cancelada Construímos o dispositivo e o testamos por hora. Isso significa, do ponto de vista com a das pás. Quando os átomos de gás primeiro em átomos de neônio excitados, termodinâmico, que o feixe, apesar de ter ricocheteavam, o rotor capturava toda a e depois em moléculas de oxigênio. Conuma quantidade de energia considerável, energia cinética deles, como uma raquete seguimos frear ambas as amostras. Uma é frio. Imagine-o da seguinte maneira: de tênis em recuo consegue parar a bola. vez tendo obtido sucesso ao frear átomos Esse arranjo, porém, era difícil de dessa maneira, foi relativamente simples um observador viajando com o feixe a 3 mil quilômetros por hora veria moléculas funcionar, pois exigia ajustes muito fi- aprisioná-los em campos magnéticos estámovendo-se tão devagar que a tempera- nos. Robert Hebner, diretor do Centro ticos. O problema era encontrar um modo tura do feixe seria apenas um centésimo de Eletromecânica da University of Te- de resfriá-los mais. Embora 0,01 kelvin xas em Austin, sugeriu uma proposta (um centésimo acima do zero absoluto) de kelvin acima do zero absoluto! Percebi que se conseguíssemos desa- diferente: ricochetear o gás na parte de pareça congelante, ainda está muito longe dos limites atingidos por outras técnicas. celerar e parar esse feixe enquanto pre- trás de um projétil. Logo percebi que poderíamos aplicar a servássemos a pequena variação de velocidade, acabaríamos com um conjunto ideia de Hebner, mas sem o projétil. No lu- VIas De MãO únICa gar dele usaríamos o mesmo princípio no Eu já pensava sobre métodos gerais de resde átomos bastante frio. Para atingir esse objetivo, meu grupo próprio feixe, porém no modo reverso: em friamento muito antes de qualquer ideia começou a trabalhar com feixes super- vez de acelerar uma barra magnética, as acerca de coilguns atômicas (a solução de SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL aula aberta

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Freios Magnéticos

A primeira etapa para o resfriamento reduz a temperatura de um gás a um centésimo de kelvin acima do zero absoluto, disparando-o no vácuo em alta velocidade (o que faz a temperatura cair drasticamente) e desacelerando-o com um novo dispositivo chamado coilgun atômica. As coilguns (armas de bobina) originais eram armas experimentais projetadas para acelerar projéteis por meio de campos magnéticos. A coilgun atômica aplica a mesma ideia de maneira reversa para desacelerar quaisquer átomos ou moléculas que tenham polos norte e sul magnéticos – o que inclui a maioria dos elementos da tabela periódica.

1 de início, um gás de átomos ou

moléculas encontra-se em um recipiente à temperatura ambiente.

Câmara de vácuo

4 as partículas saem em baixa

3 as partículas de gás são

velocidade e são mantidas em uma armadilha magnética para um posterior resfriamento maior (ver quadro na pág. 52).

desaceleradas ao passar pelos múltiplos estágios de bobinas elétricas (abaixo).

2 o gás escapa para uma

câmara de vácuo através de um canal estreito, esfriandose abruptamente enquanto forma um feixe supersônico.

Como funciona a coilgun reversa Corrente desligada

Corrente ligada

Corrente ligada

Campo de força A corrente elétrica que passa por uma bobina gera forças magnéticas que empurram uma partícula (projétil) para fora da bobina. a partícula que se aproxima é então desacelerada.

Hebner), mas por longo tempo não conseguia enxergar uma solução. A técnica de resfriamento a laser, inventada nos anos 80, foi muito bem-sucedida – resultando na criação de um estado da matéria chamado condensado de Bose-Einstein e na outorga de dois Prêmios Nobel de Física em 1997 e 2001. Mas o campo de aplicação do resfriamento a laser é em sua maior parte limitado aos átomos da primeira coluna da tabela periódica, como sódio ou potássio, pois eles transitam

2

Quando a partícula atinge o centro da bobina, a corrente é desligada: de outro modo, as forças no lado de saída acelerariam a partícula de volta à sua velocidade original.

COnDensaDO De bOse-eInsteIn o condensado de BoseEinstein é um novo estado da matéria previsto na década de 20 por Satyendra Nath Bose e Albert Einstein, em que as partículas, próximo ao zero absoluto, praticamente não têm energia cinética e comportam-se de forma ordenada e idêntica, como se fossem uma só. As propriedades usuais da matéria tais como viscosidade e densidade deixam de existir.

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facilmente entre estado fundamental e um único estado excitado, conforme requerido pela técnica. Outro método que considerei foi o resfriamento por evaporação, baseado na remoção dos átomos quentes, deixando os mais frios para trás (o mesmo princípio pelo qual o suor refresca ao evaporar

3 a partícula move-se em direção à

próxima bobina, e o processo é repetido, reduzindo a velocidade da partícula a cada estágio.

da pele). Mas sem a ajuda de resfriamento a laser, é muito difícil atingir densidades elevadas o suficiente para se iniciar a evaporação num primeiro momento. Em fevereiro de 2004, visitei a Princeton University e conversei com Nathaniel J. Fisch, físico de plasmas. Ele me contou a respeito da ideia que acabara de desenvolver: como fazer uma corrente de elétrons atravessar o plasma – um gás de elétrons e íons positivos – forçando os elétrons a se mover em uma direção específica. Imaginei se conseguiríamos fazer algo semelhante com átomos ou

Ilustração de Brown BIrd desIgn

1


O resFrIaMentO POr

moléculas: construir uma “porta” azuis em vermelhos por espalhamenFÓtOn únICO DeMOnstra a to de um único fóton. Os átomos, que permitisse a passagem dos átomos em uma direção apenas. agora vermelhos, são repelidos pelo IDeIa DO DeMônIO De Deixando de lado por um mofeixe barreira e não conseguem mais mento a questão técnica da construMaXwell, uM ser que atravessar a porta e ir para o lado esção dessa porta unidirecional, quero querdo. Por fim, todos os átomos se PareCe VIOlar a seGunDa explicar por que esse dispositivo agrupam no lado direito. ajudaria a resfriar um gás. O priDemonstramos inicialmente nosleI Da terMODInâMICa meiro passo seria reduzir o volume sa porta com rubídio atômico no inído gás sem elevar sua temperatura. cio de 2008. Batizamos nosso métoSuponha que uma porta separe um reci- nâmica, porque era capaz de diminuir a do de resfriamento por fóton único para piente em dois volumes. Os átomos de entropia do gás consumindo uma quanti- distingui-lo do resfriamento a laser mais gás ricocheteiam aleatoriamente no inte- dade desprezível de energia. Em 1929, Leo antigo, que precisava de muitos fótons rior do reservatório e mais cedo ou mais Szilard resolveu o paradoxo. Ele propôs para resfriar cada átomo. tarde acabam voando através da porta. Se que o demônio coletasse informação cada Enquanto isso, Gonzalo Muga, da a porta os deixa passar apenas em uma vez que a porta fosse aberta. Essa informa- Universidade de Bilbao, na Espanha, e direção, no final todos os átomos se con- ção, argumentou, carrega entropia, o que seu colaborador Andreas Ruschhaupt centrarão em um lado do recipiente. O equilibra exatamente a diminuição de en- desenvolveram um conceito semelhante crucial é que a velocidade dos átomos tropia do gás, “salvando” assim a segunda independentemente. Desde então, Muga, não muda no processo, então o gás estará lei. (Décadas depois, o conceito de que a Ruschhaupt e eu teFÓtOn na mesma temperatura inicial. (Termodi- informação tem um significado físico real mos trabalhado em fóton é um quannamicamente, esse procedimento é bem foi talvez o que iniciou a ciência da infor- alguns aspectos teóri- O tum de energia, isto diferente de comprimir o gás na metade mação moderna.) cos da porta. Em um é, quantidade de Todas as soluções sobre o dilema de artigo conjunto pu- energia bem definidireita do volume, o que aceleraria os átopelas equações Maxwell, incluindo o de Szilard, eram es- blicado em 2006, res- da mos e elevaria sua temperatura.) da física quântica. A O segundo passo seria deixar o gás se peculativas, e durante várias décadas pare- saltamos que, quando luz pode ser definida como um feixe expandir de volta ao seu volume inicial. ciam destinadas a continuar assim. Meus um átomo espalha de fótons. A energia Quando um gás se expande, sua tempe- colegas e eu, porém, criamos a primeira um fóton, esse fóton dos fótons define a ratura diminui, e é por isso que latas de concretização física do experimento men- carrega com ele in- frequência da luz (sua cor) e a quantispray ficam frias durante o uso. Então o tal de Maxwell da maneira imaginada. E formação acerca do de fótons defiresultado final seria um gás com o volu- nós a usamos para resfriar átomos a tem- átomo – e dessa ma- dade ne a intensidade do me original, mas tempera- peraturas de 15 milionésimos de kelvin. neira, um pequeno feixe de luz. O dispositivo que construímos estura mais baixa. O problequantum de entropia. entrOPIa Grandeza ma que por muito tempo clarece como o demônio de Maxwell Além disso, enquanto associada atordoou os cientistas é pode existir na prática, e que a ideia de o fóton original é parte de um comboio ao grau de que essas portas seletivas Szilard – de que a informação tem um ordenado de átomos (o feixe laser), os desordem de um sistede átomos aparentemente papel fundamental – está correta. fótons espalhados escapam em direções ma termodiPara a porta unidirecional funcionar, violam as leis da física. Em aleatórias. Os fótons então ficam mais nâmico, que raciocinei, os átomos do gás precisam ter seu estado comprimido, o desordenados. Demonstramos que o aunaturalmente tende a gás tem entropia mais bai- dois estados diferentes (configurações mento de entropia da luz correspondente aumentar. xa, que é uma medida da possíveis de elétrons em órbita) que se- equilibrava-se com a redução de entrodesordem do sistema. Mas jam de baixa energia, e assim, estáveis. pia dos átomos por estarem confinados de acordo com a segunda lei da termodi- Vamos chamar os dois estados de azul pela porta unidirecional. Desse modo, o nâmica, é impossível diminuir a entropia e vermelho. Os átomos estão suspensos resfriamento por fóton único funciona do sistema sem consumir energia e pro- em um recipiente que é cortado pela me- como um demônio de Maxwell no mestade por um feixe de laser. O feixe é ajus- mo sentido visualizado por Leo Szilard duzir entropia em outro lugar. Esse paradoxo tem sido assunto de tado a um comprimento de onda que faz em 1929. O demônio, nesse caso, é simcontrovérsia desde o experimento mental os átomos vermelhos ricochetearem para ples e eficiente – um feixe de laser que inde James Clerk Maxwell de 1871, no qual trás quando se aproximam, ou seja, atua duz um processo irreversível ao espalhar um “ser inteligente com mãos hábeis” se- como uma porta fechada. De início, to- um único fóton – mas não é um ser inteliria capaz de ver a ida e vinda de partículas dos os átomos são azuis, e assim podem gente nem um computador, e não precisa e abriria ou fecharia uma porta de maneira voar desimpedidos através da barreira de tomar decisões baseadas na informação apropriada. Essa criatura hipotética ficou laser. Mas, logo à direita do feixe bar- que sai dos átomos. O fato de que a inconhecida como o demônio de Maxwell reira, eles são atingidos por um segundo formação está disponível e que pode, a e parecia violar a segunda lei da termodi- laser, ajustado para transformar átomos princípio, ser coletada, é suficiente. SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL aula aberta

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Frio Diabólico

Depois que uma coilgun atômica ou outro dispositivo tiver resfriado um gás a centésimos de kelvin acima do zero absoluto, o congelamento para valer pode começar, chegando a milionésimos de grau ou ainda menos. A nova técnica de fóton único realiza essa façanha mediante uma porta unidirecional inspirada por um experimento mental do século 19. A ideia é de primeiro deixar a porta concentrar os átomos em um volume menor (mas sem aumentar sua temperatura), e então permitir que eles expandam ao volume original (o que diminui sua temperatura).

Armadilha magnética átomos em um determinado estado inicial (azul) são mantidos em uma armadilha magnética. Um laser que afeta esses átomos apenas quando estão em um segundo estado é ligado (laranja).

4

2 Um segundo feixe de laser (vermelho) faz

com que os átomos passem do estado azul para um segundo estado estável (átomo vermelho) quando atingidos por ele.

Todos os átomos acabam cruzando o segundo laser, tornando-se vermelhos e ficando presos no lado direito. Eles estão à mesma temperatura inicial, mas em volume menor.

3 Os átomos em estado vermelho são

ricocheteados de volta quando atingidos pelo laser laranja, sendo forçados a permanecer no lado direito da armadilha.

5

Os átomos são liberados para lentamente se expandir de volta ao seu volume original. À medida que o gás se expande, sua temperatura cai.

MOléCulas aPrIsIOnaDas equipamento relativamente simples. O xe supersônico não pode ser usado. Em O controle do movimento atômico e mo- resfriamento por fóton único serve para vez disso, um feixe de anti-hidrogênio lecular abre novos campos para a ciência. aprisionar e resfriar todos os três isóto- poderia ser gerado lançando-se antiprótons contra uma nuvem de pósitrons, que Há muito tempo os químicos sonham pos do hidrogênio. com o aprisionamento e resfriamento de Aprisionar e resfriar trítio talvez torne seria então freado e resfriado com nosso moléculas para estudar reações químicas possível a medição da massa dos neutri- demônio de Maxwell. Esses experimenno regime quântico. A coilgun funcio- nos, as partículas elementares mais abun- tos conseguirão responder à simples na em qualquer molécula magnética e dantes das conhecidas no Universo, e pergunta: será que a antimatéria cai do complementa um método que usa forças assim entender melhor seus efeitos gravi- mesmo modo que a matéria? O zero absoluto pode continuar tão elétricas em vez de magnéticas para desa- tacionais na evolução do Cosmos. O trícelerar qualquer molécula que estiver ele- tio é radioativo, e se transmuta em hélio inatingível quanto antes, mas ainda há tricamente polarizada. Se as moléculas fo- 3 quando um de seus nêutrons decai em muito a ser descoberto no caminho que rem pequenas o suficiente, o resfriamento um próton, um elétron e um antineutrino, conduz a esse objetivo. n de fóton único deverá ser então capaz de o equivalente de antimatéria do neutrino. baixar as temperaturas a valores em que Ao medirem a energia do elétron, que fenômenos quânticos passem a dominar. emite radiação beta, os físicos poderiam o AUToR Outra vantagem do resfriamento de determinar a energia perdida com o anti- Mark G. raizen ocupa a cadeira Sid W. Richardson Regents em física da University of Texas fóton único é que ele funciona com hi- neutrino – que voaria através do equipa- Foundation em Austin, onde também obteve seu doutorado. Seus drogênio – e com seus isótopos deutério mento sem ser detectado – e, da mesma interesses incluem aprisionamento óptico e emara(com um nêutron adicionado ao úni- forma, a massa dessa partícula; os físicos nhamento quântico. Quando criança, raizen conheo físico Leo Szilard, paciente de seu pai, cardioloco próton do núcleo) e trítio (com dois esperam que a massa dos neutrinos seja a ceu gista. Szilard foi quem explicou por que os demônios nêutrons). No final dos anos 90, Dan mesma dos antineutrinos. de maxwell não violavam as leis da termodinâmica. Kleppnner e Thomas J. Greytak do MasOs mesmos métodos também funciosachusetts Institute of Technology con- narão para o armazenamento e resfria- Para conhecer mais trapping of neutral particles. Steven seguiram, depois de um esforço heroico, mento de anti-hidrogênio, o equivalente laser Chu, em Scientific AmericAn, vol. 266, no 2, págs. 70– aprisionar e resfriar hidrogênio usando de antimatéria do hidrogênio. A manipu- 76, fevereiro de 1992. métodos criogênicos e resfriamento por lação do anti-hidrogênio, criado recente- Demons, engines and the second law. Charles evaporação, mas nunca repetiram o feito mente no Cern, é muito delicada, pois a h. Bennett, em Scientific AmericAn, vol. 257, no 5, págs. com os demais isótopos. O progresso de- antimatéria desaparece em um clarão de 108-116, novembro de 1987. spectroscopy of supercooled gases. pendia de novos métodos de aprisionar energia assim que entra em contato com the donald h. Levy, em Scientific AmericAn, vol. 250, no 2, e resfriar isótopos de hidrogênio em um a matéria. Nesse caso, o método do fei- págs. 96-109, fevereiro de 1984. 52 SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL aula aberta

iluStração de Brown Bird deSign

1


PRoFESS R

PARA o Geografia Biologia Matemática Química Física

RoTEIRoS ELABoRADoS PoR PRoFESSoRES ESPECIALISTAS CoM SUGESTõES DE ATIVIDADES PARA SALA DE AULA

SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL aula aberta

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PARA o PRoFESSoR GEoGRAFIA

bazar globalizado PROPOSTAS PEDAGóGICAS CONTExTUALIZAÇÃO

o

tema do comércio informal na economia globalizada contemporânea tem se mantido em constante destaque dentro dos principais centros de pesquisa científica do mundo desenvolvido ou em desenvolvimento, além de ocupar grande espaço na mídia mundial. O conceito de economia informal engloba os proprietários e trabalhadores que participam da produção de recursos financeiros em unidades produtivas, geralmente micro ou pequenas, em que as relações “capital-trabalho” não possuem uma organização legal ou não cumprem de regras tributárias. Todo esse crescimento e destaque da economia informal pode ser explicado por coexistir com a formalidade, já que informalidade é reconhecida a partir da precarização das condições de trabalho, pois entende-se como formal a atividade praticada sob proteção da legislação trabalhista, então, a informalidade é o resultado da precarização do mercado de trabalho formal. A Organização Internacional do Trabalho (OIT) diagnosticou no final da década de 1960 que o padrão de crescimento econômico derivado da substituição de importações ofertou insuficientes vagas de emprego em relação à demanda da população economicamente ativa. Tal fato gerou uma mão de obra desassistida que não aparecia como desempregados nos dados oficiais, por desempenharem atividades econômicas informais. Desde o período deste estudo vê-se o crescimento da informalidade, pois esta põe em primeiro lugar a sobrevivência, não sendo possível desprezar que tal economia é em parte detentora dos seus “meios de produção”, desempenhando uma grande importância para a economia global. A informalidade possibilita melhores condições de vida, dignidade e acesso a bens básicos, fazendo com que os trabalhadores informais for-

COMPETÊNCIAS E HABILIDADES SEGUNDO A MATRIZ DE REFERÊNCIA DO ENEM Ciências Humanas e suas Tecnologias n Competência de área 2 H8 - Analisar a ação dos estados nacionais no que se refere à dinâmica dos fluxos populacionais e no enfrentamento de problemas de ordem econômico-social. n Competência de área 4 H16 - Identificar registros sobre o papel das técnicas e tecnologias na organização do trabalho e/ou da vida social. H18 - Analisar diferentes processos de produção ou circulação de riquezas e suas implicações socioespaciais. 54 SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL aula aberta

H20 - Selecionar argumentos favoráveis ou contrários às modificações impostas pelas novas tecnologias à vida social e ao mundo do trabalho. CONTEúDOS Diferentes formas de organização da produção: capitalismo e suas diferentes experiências. A industrialização, a urbanização e as transformações sociais e trabalhistas. A globalização e suas consequências econômicas, políticas e sociais.


PrOPOstas De atIVIDaDes mem um mercado consumidor dos produtos da economia formal. A economia informal é responsável por promover uma grande quantidade de negociações e serviços, com isso garante uma importante arrecadação para o Estado e a manutenção de lucros dos capitalistas. Sendo assim, chegamos a algumas perguntas que podem ser propostas aos educandos para reflexão: Quais os critérios para definir uma atividade econômica como formal ou informal? Quais os impactos positivos da economia informal sobre a qualidade de vida no mundo em desenvolvimento? Na sua cidade evidenciam-se atividades econômicas informais? Qual a influência destas sobre a economia local? Com base nessas reflexões propõe-se uma abordagem de conteúdo abrangente que permita o estudo de alguns dos principais conceitos econômicos que se relacionam com o desenvolvimento e as mudanças no espaço global, a fim de que estes possam cumprir seu objetivo de servir como ferramenta para compreensão do mundo. Tal estudo não deve ser realizado isoladamente, pois os conceitos adquirem um significado real e prático quando estão interligados às realidades humanas. Estas práticas podem estimular o educando a participar das discussões em grupo, pode suscitar um interesse pela pesquisa e uma possível intervenção social deste na realidade em que se insere.

1

Desenvolver uma atividade baseada em imagens. Poderia ser feita uma apresentação de várias imagens que representem diferentes atividades econômicas de origem formal e informal. Após essa exibição deve-se proporcionar um tempo de análise crítica e buscar suscitar a interpretação das imagens apresentadas, gerando um debate sobre quais características visuais nos permitem conceituar uma atividade como formal ou informal. Nessa atividade podemos desenvolver o reconhecimento do conceito de paisagem geográfica. Já que o conceito de paisagem está relacionado à percepção humana e sua capacidade de apreensão da realidade do espaço geográfico analisado, tal exercício poderá desenvolver a sensibilidade do educando, gerando um debate criativo e construtivo.

2

Pode-se propor uma atividade de pesquisa que siga um padrão censitário com o intuito formador e qualitativo. Deve-se elaborar uma ficha de pesquisa para que cada aluno faça um levantamento com seus familiares e amigos sobre o perfil das atividades econômicas desenvolvidas por eles. A ficha deve ter perguntas como: nome, idade, formação educacional e profissional, ocupação, tempo de serviço, nível salarial e nível de satisfação profissional. A quantidade de perguntas na ficha e a quantidade de fichas devem variar para mais ou menos dependendo do nível de ensino no qual a atividade será desenvolvida. Depois que o censo for feito, devem-se tabular os resultados e marcar um dia para divulgação no âmbito escolar, preferivelmente, para que a comunidade escolar tenha conhecimento da realidade econômica que a cerca e para valorizar a pesquisa do educando, além de suscitar o conceito de extensão da pesquisa. Com essa atividade pode-se perceber o conceito de escalas geográficas, pois po-

derá ser compreendido e discutido o conceito de economia informal numa escala mais específica e próxima do educando do que o que já foi exposto pela matéria jornalística. As escalas são compreendidas como a divisão do espaço para melhor ser compreendido e analisado, sem deixar de considerar que as diferentes escalas estão interligadas e geram diversas maneiras de compreender as transformações do espaço geográfico.

3

Nossos educandos são constantemente estimulados a viver as experiências proporcionadas pela tecnologia, sendo sempre motivados a interagir com imagens e sons. Pensando nesse forte estímulo, pode-se propor uma atividade audiovisual. O professor pode promover uma aula de campo na qual os educandos tenham contato com o dia a dia de trabalhadores informais, busquem trabalhadores que se disponham a gravar entrevistas e expliquem como sua atividade informal é realizada, além dos motivos de estarem na informalidade e quais os pontos positivos e negativos dessa ocupação. Os vídeos devem ser apresentados em forma de seminário, associado a dados oficiais que registram a influência da economia informal no seu país, estado, cidade e localidade, caso esses dados estejam disponíveis.

suGestões De leItura bioética: uma visão panorâmica. Joaquim Clotet, Anamaria Feijó, Marília Gerhardt de Oliveira. EDIPUCRS, 2011. O gene egoísta. Richard Dawkins. Companhia das Letras, 2007. sequenciaram o genoma humano... e agora? Lygia da Veiga Pereira. Ed. Moderna, 2005. site do Ministério da saúde www.saude. gov.br

Roteiro sugerido por Marcus Mello de Almeida, professor do Colégio Marista Rosário em Porto Alegre e mestrando em Educação em Ciências e Matemática, na PUC-RS. SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL aula aberta

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PARA o PRoFESSoR BIoLoGIA

O gene matador PROPOSTAS PEDAGóGICAS CONTExTUALIZAÇÃO

o

rganismos geneticamente modificados (OGMs) têm sido a tônica no mundo da genética. A produção e utilização desses organismos com o objetivo de desenvolver produtos de interesse para o homem é o que move atualmente a “indústria” da transgenia. Esse é um campo que surge como um caminho possível para a erradicação ou a diminuição dos índices de ocorrência de doenças que afligem, muitas vezes em grau elevado, grande número de indivíduos pelo planeta. A prevenção, tão importante no controle de doenças e pragas, nem sempre é eficaz, e medidas mais elaboradas e efetivas como a proposta no artigo podem ser as ideais para combater a dengue, a malária, ou a febre amarela, entre outras. O texto de Trivedi nos traz à compreensão uma real possibilidade de extinção da dengue, por meio de uma técnica de manipulação genética do mosquito Aedes aegypti, transmissor do vírus causador da doença. Desenvolvida pelo biólogo Anthony James, essa técnica prevê a inserção de genes bloqueadores do desenvolvimento dos músculos de voo

em A. aegypti fêmeas, responsáveis por picar seres humanos e consequentemente transmitir o vírus. Assim, sem conseguirem voar, não são capazes de se alimentar do sangue humano, nem de transmitirem o vírus, e acabam morrendo de inanição.

COMPETÊNCIAS E HABILIDADES SEGUNDO A MATRIZ DE REFERÊNCIA DO ENEM Ciências da Natureza e suas Tecnologias n Competência de área 1 H3 – Confrontar interpretações científicas com interpretações baseadas no senso comum, ao longo do tempo ou em diferentes culturas. n Competência de área 4 H15 – Interpretar modelos e experimentos para explicar fenômenos ou processos biológicos em qualquer nível de organização dos sistemas biológicos. H16 – Compreender o papel da evolução na produção de padrões, processos biológicos ou na organização taxonômica dos seres vivos.

56 SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL aula aberta

n Competência de área 5 H17 – Relacionar informações apresentadas em diferentes formas de linguagem e representação usadas nas ciências físicas, químicas ou biológicas, como texto discursivo, gráficos, tabelas, relações matemáticas ou linguagem simbólica. n Competência de área 8 H28 – Associar características adaptativas dos organismos com seu modo de vida ou com seus limites de distribuição em diferentes ambientes, em especial em ambientes brasileiros.

Vem à tona ainda polêmicas éticas, sociais e políticas a respeito da utilização desses organismos transgênicos, já que muitos países não permitem a liberação de seres geneticamente modificados nos seus domínios. A autora mostra que as medidas que poderiam ser eficazes enfrentam também dificuldades estabelecidas pela questão cultural dos povos e suas crenças. Assim, podemos levantar a seguinte pergunta: seriam as descobertas científicas tratadas como fonte de uma melhora da qualidade de vida, ou não passariam de geratrizes de maiores catástrofes para a humanidade? Trabalhar essas questões em classe, redimensionando todas as variáveis expostas no texto e estimulando a pesquisa, certamente levará para os alunos a recompensa de boas, frutíferas e novas compreensões.


PrOPOstas De atIVIDaDes

É

importante entender que o texto pode ser trabalhado sob três perspectivas: a genética propriamente dita, envolvendo nisso a questão dos transgênicos e como eles são elaborados; a questão da bioética, abrangendo discussões sobre a validade ou não de utilização desses organismos geneticamente modificados; e, por fim, a abordagem sob a perspectiva da dengue propriamente dita, suas formas de controle e prevenção. Em um primeiro momento discuta rapidamente o assunto da transgenia e da produção de organismos geneticamente modificados com os alunos, questionando-os a respeito de suas curiosidades. Solicite então que, em trabalho individual, anotem em uma folha de papel tudo o que gostariam de saber sobre o tema. Depois, ainda no mesmo período de aula, sugira que, em grupos de dois ou três, eles estabeleçam a discussão sobre as questões que levantaram, e que tentem respondê-las após essa atividade.

No período de aula seguinte, apresente o artigo para leitura, a fim de fomentar um novo exame do assunto, dessa vez levando em consideração suas conclusões sobre o texto. Isso permitirá canalizar a discussão para a importância dos organismos geneticamente modificados – transgênicos – e a viabilidade de sua utilização nos dias de hoje, sobretudo para a erradicação de doenças. Anote na lousa as conclusões dos alunos separadas em dois grupos: o primeiro sobre a importância dos transgênicos e o segundo sobre a sua viabilidade de utilização. Após as anotações e comentários, promova o fechamento da discussão. A partir disso estimule os alunos a leituras dedicadas sobre o assunto. Realce a importância do tema e a necessidade de se manterem atualizados sobre ele.

Por fim, oriente a produção de um trabalho em grupos, visando um aprofundamento na questão da modificação genética. Esse trabalho pode ser uma pesquisa a ser realizada na própria escola (por exemplo, no laboratório de informática) ou em casa. Algumas questões que podem nortear o trabalho: n O que é um organismo geneticamen-

te modificado ou transgênico? Estimule o aluno a pesquisar sobre o DNA e suas formas de manifestação nos seres vivos. A relação com o conceito de gene e a transmissão de características hereditárias. n Qual a importância das estratégias utilizadas pela engenharia genética para o controle de doenças e melhoria da qualidade de vida da população? Peça que os grupos pesquisem as técnicas utilizadas pela engenharia genética e como elas podem nos ajudar. n Qual a posição do grupo sobre a uti-

lização desses organismos (OGMs) nas diferentes regiões do planeta? Os principais argumentos que podem ser utilizados a favor ou contra o uso desses organismos. n Além da dengue, que outras doenças eles acham que deveriam ser controladas com o uso de OGMs?

Por fim, os alunos devem apresentar suas respostas ao grande grupo. Provavelmente essa tarefa levará em torno de 2 a 3 períodos, dependendo do tamanho da turma. Deverão aparecer questões relacionadas às técnicas de produção de transgênicos como a biobalística, que envolve a aceleração de micropartículas de ouro ligadas a fragmentos de DNA, e a técnica agrobacterium, que imita um processo natural ao empregar bactérias que

invadem plantas levando, no caso dos transgênicos, o gene de interesse para o cientista. Por fim realce a importância dos 10 itens destacados pelo Ministério da Saúde, como forma de prevenção da dengue: I. Vigilância epidemiológica para redução do número de casos e da ocorrência de epidemias. II. Combate ao vetor, para manutenção dos índices de infestação abaixo de 1%. III. Assistência aos pacientes para garantia da assistência adequada ao infectado e redução da letalidade. IV. Integração com atenção básica para consolidação do PACS e do PSF nas ações de prevenção e controle. V. Ações de saneamento ambiental para fomento de ações de controle efetivo do Aedes aegypti. VI. Ações integradas de educação em saúde, comunicação e mobilização social para incremento da educação pública para mudança de comportamentos. VII. Capacitação de recursos humanos para implementação de estratégias públicas. VIII. Desenvolvimento otimizado de legislação específica para aplicação das ações de prevenção e controle. IX. Sustentação político-social para mobilização dos setores políticos que garantem o aporte de verbas. X. Acompanhamento e avaliação visando o controle constante dos resultados pretendidos.

Roteiro elaborado por Marcus Mello de Almeida, professor do curso Pré-vestibular Universitário e do Colégio Marista Rosário em Porto alegre e do Pré-vestibular mutirão em caxias do sul. mestrando em educação em ciências e matemática na PUc-rs. SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL aula aberta

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PARA o PRoFESSoR MATEMáTICA

Geometria a serviço dos deuses no Japão PrOPOstas PeDaGÓGICas CONTExTUALIZAÇÃO

A

história apresentada no texto abre um leque de possibilidades para discussões nas aulas de matemática. O foco do texto são problemas ligados à geometria, de composições geométricas complexas envolvendo quadrados, círculos e elipses que se cruzam de forma harmoniosa, os quais podem ou não ter solução. Eles são dispostos em tabuletas matemáticas ou sangaku. O estudo da geometria pode proporcionar ao aluno a percepção do processo histórico de construção do conhecimento matemático, trabalhando com diferentes modelos explicativos do espaço. A geometria abrange estilos de raciocínio que desenvolvem variadas formas de pensar, o que dá mobilidade ao pensamento do homem, qualidade essencial para o sujeito do século 21. Como a geometria trabalha essencialmente o espaço que, aliado ao tempo, dá sentido ao pensamento humano, é importante explorá-la nas suas mais diversas compreensões, incluindo a aplicabilidade e as propriedades que são inerentes às diferentes geometrias, à topologia e à dimensionalidade. No texto é possível examinar e discutir o conhecimento de um período, as influências que o Japão sofria em termos de conhecimento científico e a forma como o idioma pode ser um impeditivo no desenvolvimento intelectual de um povo. Junte-se a isso a forma como foram vencidas as dificuldades para os avanços científicos e quais as semelhanças e diferenças em relação aos dias atuais. A matemática é conhecida por ter uma linguagem universal, isto é possível de ser percebido ao se tomar conhecimento do desenvolvimento dessa ciência nos diferentes períodos ou épocas da história da humanidade. COMPETÊNCIAS E HABILIDADES SEGUNDO A MATRIZ DE REFERÊNCIA DO ENEM Matemática e suas Tecnologias. n Competência de área 1 H3 – Resolver situação-problema envolvendo conhecimentos numéricos. n Competência de área 2 H6 – Interpretar a localização e a movimentação de pessoas/ objetos no espaço tridimensional e sua representação no espaço bidimensional. H7 – Identificar características de figuras planas e espaciais. H8 – Resolver situação-problema que envolva conhecimentos geométricos de espaço e forma. H9 – Utilizar conhecimentos geométricos de espaço e forma na seleção de argumentos propostos como solução de problemas do cotidiano. 58 SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL aula aberta

n Competência de área 3 H13 – Avaliar o resultado de uma medição na construção de um argumento consistente. H14 – Avaliar proposta de intervenção na realidade utilizando conhecimentos geométricos relacionados a grandezas e medidas. n Competência de área 5 H21 – Resolver situação-problema cuja modelagem envolva conhecimentos algébricos. H22 – Utilizar conhecimentos algébricos/geométricos como recurso para a construção de argumentação. n Competência de área 6 H25 – Resolver problema com dados apresentados em tabelas ou gráficos.


PrOPOstas De atIVIDaDes

o

artigo pode ser explorado de diversas formas. Em primeiro lugar, porque apresenta a história das “tabuletas matemáticas ou sangaku” em um período da história do Japão, mostrando as razões pelas quais eram utilizadas e por que eram colocadas em sítios religiosos. A quantidade de sangaku em um local era um indicador de quanto este era frequentado. Assinale que muitos locais têm até os dias de hoje diversos sangaku que são considerados obras de arte. Eles podem apresentar dificuldades variáveis ou até mesmo não ter solução. Promova uma leitura prévia do texto com os alunos. Isso permitirá que tomem conhecimento dessas tabuletas matemáticas e de toda a história no seu entorno, não só a da matemática como a do Japão naquele período. Ter conhecimento da origem dos conceitos e da forma como estes são estruturados auxilia no entendimento, pois dá significados à sua criação ou existência. Com base no artigo pode-se explorar diversas atividades utilizando diferentes áreas do conhecimento.

1

Sangaku para a sala de aula – Num primeiro momento é adequado trabalhar a história deles para que o aluno tome conhecimento de como surgiram e quais seus significados. Mostrar que os sangaku têm soluções de diferentes níveis, dar um exemplo e em seguida apresentar um problema adequado para a série. Os matemáticos japoneses do período Edo eram muito competentes no uso da álgebra elementar para resolver problemas geométricos. Eles se concentravam em duas etapas: (i) traduzir para a linguagem algébrica a situação geométrica, (ii) resolver as equações corres-

pondentes até encontrar a solução ou desenvolvimentos algébricos até demonstrar as propriedades. Selecione entre os sangaku apresentados no artigo para os alunos resolverem, individualmente ou em grupo, levantando hipóteses para sua resolução. É conveniente que os alunos façam um relatório colocando os passos que seguiram até chegar ao resultado.

2

Criando sangaku – Forme grupos de três ou quatro alunos e encarregue cada um de criar um sangaku para que os demais grupos resolvam. Para tanto, eles podem recorrer a exemplos extraídos da internet que podem servir de modelo ou de inspiração para a criação de outros.

3

Acondicionamento de círculos – Podem-se encontrar padrões matemáticos em todo lugar. Apresente exemplos como a disposição das frutas na feira ou no supermercado. Assinale que seu acondicionamento segue um padrão. Até como são guardadas as laranjas em uma caixa para serem transportadas ou as bolas em um armário podem servir de referência. Ressalte que esses procedimentos envolvem um problema clássico: o empacotamento ou acondicionamento de esferas. No caso dos expositores de frutas o objetivo é que sejam expostas de forma estável; já no transporte, busca-se acondicionar o maior número possível. Pode-se observar que na exposição das frutas como não existem paredes a forma será uma espécie de pirâmide, ao passo que no transporte a forma é prismática (caixas, caminhões, contêineres). Será que a forma de acondicionamento é igual nesses dois casos? Isso pode ser estudado pela matemática! Qual a forma mais eficaz de acondicionar esferas se-

melhantes? Essas questões podem gerar experimentos interessantes com os alunos e para realizá-las basta reunir algumas bolas de mesmo tamanho e alguns recipientes de formas regulares variadas, cilíndricas, cúbicas etc. Na história da matemática esse problema aparece pela primeira vez em 1611 quando o astrônomo alemão Johannes Kepler associou o empacotamento de esferas a uma solução que se pode observar na natureza, no caso, a da fruta romã. Uma questão semelhante, mas um pouco mais simples, é o acondicionamento de círculos. Qual é a maneira mais eficaz de acondicionar círculos semelhantes, numa determinada área? São importantes a forma e a dimensão da área a serem preenchidas. Após responder à questão bidimensional, retorne para a tridimensional: Qual a forma mais eficaz de acondicionar esferas semelhantes? A questão a respeito do empacotamento de esferas pode ser levantada em um trabalho conjunto com o professor de química, a fim de explorar algumas disposições das moléculas e átomos em certas estruturas cristalinas.

suGestões De leItura a equação que ninguém conseguia resolver. Mario Livio. Record, 2008. O livro dos códigos. Simon Singh. Record, 2003. Matemática – a ciência dos padrões. Keith Devlin. Porto Editora, 2002. O último teorema de Fermat. Simon Singh. Record, 2002.

roteiro sugerido por mercedes matte da silva, professora da Universidade Feevale em novo hamburgo, rs. mercedes é licenciada em matemática e mestre em educação em ciências e matemática pela PUCRS.

SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL aula aberta

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PARA o PRoFESSoR QUÍMICA

as riquezas enterradas do afeganistão PrOPOstas PeDaGÓGICas COnteXtualIZaçãO

o

artigo de Sarah Simpson contempla questões contemporâneas bastante relevantes, tanto do ponto de vista do Afeganistão quanto do mundo contemporâneo. Nele emerge a contradição entre as

PrOPOstas De atIVIDaDes riquezas em importantes recursos minerais e as condições de vida da população do país. Entre as riquezas são enfatizadas as fontes de terras raras, outros metais de transição, além de Li, In, Pb.

o

tempo usado para a exploração didática do texto (de três a seis aulas) deverá ser estimado previamente pelo professor de acordo com o número de atividades, entre as sugeridas, que pretende utilizar. Recomendações Se possível, o mapa do Afeganistão que aparece no texto deve ser projetado para facilitar a compreensão das relações geográficas entre as regiões sem perspectiva iminente de pacificação, as dominadas pelo cultivo da papoula (ópio) e a distribuição das reservas minerais pelo território. O mesmo vale para a tabela periódica (localização dos elementos, estrutura eletrônica e principais números de oxidação).

1

Leitura coletiva, interpretação do texto e registro das ideias centrais. Com cópia do texto em mãos, vários alunos deverão ser convidados a ler em voz alta uma parte do texto e todo o grupo deve ser orientado a anotar suas dúvidas. Após a leitura de cada

COMPETÊNCIAS E HABILIDADES SEGUNDO A MATRIZ DE REFERÊNCIA DO ENEM Ciências da Natureza e suas Tecnologias

n Competência de área 7 H24 – Utilizar códigos e nomenclatura da química para caracterizar materiais, substâncias ou transformações químicas. H25 – Caracterizar materiais ou substâncias, identificando etapas, rendimentos ou implicações biológicas, sociais, econômicas ou ambientais de sua obtenção ou produção. H26 – Avaliar implicações sociais, ambientais e/ou econômicas na produção ou no

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consumo de recursos energéticos ou minerais, identificando transformações químicas ou de energia envolvidas nesses processos. Ciências Humanas e suas Tecnologias n Competência de área 3 H15 – Avaliar criticamente conflitos culturais, sociais, políticos, econômicos ou ambientais ao longo da história. CONTEúDOS:

n Importância estratégica dos recursos

naturais não renováveis das terras raras no mundo contemporâneo Minérios: exemplos, constituição, obtenção de metais Reações de oxirredução Pilhas e eletrólise n Interdisciplinares (história, geografia, economia, política): Afeganistão: condições políticas e socioeconômicas da população n Interdisciplinares (química, física): minérios radioativos e energia nuclear, geradores e receptores.


parte (abertura, descobertas ..., metal pesado etc., box ) o professor deverá verificar o nível de compreensão do grupo de alunos, fazendo os devidos esclarecimentos. Durante o trabalho, os mapas e, especialmente, o último gráfico, não devem ser esquecidos.

Pegmatito – fonte de minerais como turmalina ( silicatos de alumínio e boro), berilo, crisoberilo (BeAl2O4), tantalita (rico em Fe, Mn, Nb e Ta, e de terras raras e lítio.

O vídeo sobre terras raras: http://www.youtube.com/watch?v= iSo2qR32cug ajudará nesse trabalho.

Travertino – tipo de mármore (CaCO3). Carbonatito (mais de 50% de carbonatos). Minérios: Barita (BaSO4). Magnesita (MgCO3).

Pode ser realizada com o apoio dos professores de outras disciplinas (história, geografia, sociologia, filosofia, português) Após a atividade 1, sugere-se:

Esmeralda – pedra preciosa, variedade de berilo, Be3Al2(SiO3)6; transparente de cor verde, fluorita CaF2 , esteatita (talco) (Mg3Si4O10(OH)2).

1

Alguns pontos do texto que merecem atenção: Minerais estratégicos – Originalmente adotada nos Estados Unidos, a expressão designava os minerais essenciais para atividades militares e para os que poderiam ter seu abastecimento comprometido em períodos de guerra. Atualmente, a expressão se estende a minerais fundamentais para um país, cujo abastecimento é problemático; inclui também os que contêm minérios relacionados à “terceira revolução científica”(tecnologias de informação e comunicação, novos materiais etc.). A expressão “volumes de terras raras” refere-se às massas desses minérios. A unidade de massa mais usada para referir-se às reservas é a tonelada (t) ou megagrama (1 Mg = 106 g), embora no penúltimo gráfico impropriamente apareça o termo tonelada métrica. No mapa aparecem menções a elementos químicos, minérios e rochas, o que requer esclarecimentos. Rochas Evaporito – constituintes comuns: gesso (CaSO4.2H2O), halita (NaCl), anidrita sulfato de cálcio (CaSO4).

Elementos

Aspectos a serem destacados: a relação entre a possibilidade de extração e aproveitamento dos recursos e fatores como conhecimento científico e tecnológico (incluindo aspectos da sustentabilidade), suprimento de energia, transportes. Ao final, um painel ou o registro na lousa resume os principais pontos do texto.

2

Em trios, os alunos devem encontrar um exemplo de metal cuja etapa final de obtenção passe por eletrólise ígnea e outro que passe por reações de oxirredução, pesquisando imagens sobre suas aplicações.

Os alunos podem produzir cartazes sobre a pesquisa. Na discussão coletiva da atividade, o professor pode focar a discussão na obtenção do lítio metálico (eletrólise de LiCl) e do cério (CeCl3) e do ferro em que o carvão (C) atua como redutor. Deve destacar, por exemplo, a importância do lítio sob forma de LiOH (absorve CO2) em viagens espaciais, em baterias, na medicina etc. e

do cério, no uso em ligas para múltiplas finalidades e, na forma de óxido, em catálise de processos petroquímicos, em baterias de carros elétricos (nelas o CeO2 funciona como eletrólito). Atividade interdisciplinar

Projeção de filmes e/ou imagens que retratem um pouco da vida atual no Afeganistão. Podem ser encontrados no YouTube, ou em portais como os da BBC, da Globo/Globonews, R7/ Record, TV Cultura(SP). Em seguida, vale fazer um rápido levantamento das ideias dos alunos a respeito do país, tentando mapear os principais interesses.

2

Dividir os alunos em grupos e/ou professores. Cabem trabalhos de pesquisa, com posteriores apresentações dos alunos sobre o tema pesquisado – na forma de seminários, painéis, jornais, entre outras possibilidades. Sugere-se que sejam exploradas questões tais como: condições socioeconômicas (IDH); aspectos étnicos e religiosos, da condição feminina; história recente (monarquia e república, os talibãs, invasão da União Soviética e dos Estados Unidos; guerrilha talibã; problemas ambientais decorrentes do uso dos metais pesados (Pb, Cu, Hg); radioatividade associada aos minérios de terras raras.

suGestãO De leItura terras que valem ouro. Martha San Juan. Revista Unesp. Disponível em: http://www. unesp.br/aci_ses/revista_unespciencia/ acervo/29/terrarara

roteiro elaborado por vera Lucia duarte de novaes, bacharel e licenciada em química (UsP), mestre em educação e currículo (PUc), autora e coautora de obras acadêmicas, didáticas e paradidáticas.

SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL aula aberta

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PARA o PRoFESSoR FÍSICA

Demônios, entropia e a busca pelo zero absoluto PrOPOstas PeDaGÓGICas COnteXtualIZaçãO

h

á assunto mais emergente e preocupante no cenário mundial atualmente que energia? Não há dúvidas de que esse seja um tema de fundamental importância da física e que pode e deve ser abordado junto aos estudantes em seus mais variados aspectos. Porém, ao focar o assunto sob o olhar da termodinâmica, tema central do artigo, notamos que ainda precisamos de estratégias interessantes para mostrar aos estudantes e futuros cidadãos que o conceito de “gastar energia” nada mais é que aumento de entropia. Simples assim? Claro que não! Até porque se fosse simples, a termodinâmica provavelmente não seria um dos temas mais apaixonantes dos historiadores da ciência. O conceito de calor por si só levou a embates fantásticos entre célebres nomes da ciência. Mas afinal, o que há de tão intrigante nesse assunto?

Vejamos o conceito de temperatura. A Lei Zero da Termodinâmica associa essa coordenada ao conjunto de corpos em equilíbrio térmico, independente da quantidade de matéria. Já a física estatística estabelece que a temperatura é uma grandeza proporcional à média do quadrado das velocidades das partículas, isto é, considera o que ocorre microscopicamente com as partículas que constituem o corpo a uma dada temperatura. Então, a temperatura de zero absoluto é aquela na qual as partículas estão em repouso! Ora, atingir tal estado limite passou a ser o graal da física para muitos cientistas! Algo parecido com ultrapassar a velocidade da luz! Parar um conjunto de partículas não é uma tarefa simples, como mostrou o artigo, pois além de realizar deslocamentos lineares, elas giram e vibram! Sem contar que cada átomo é constituído por partículas no núcleo e elétrons, e

COMPetÊnCIas e HabIlIDaDes seGunDO a MatrIZ De reFerÊnCIa DO eneM Ciências da Natureza e suas Tecnologias n Competência de área 1 Compreender as ciências naturais e as tecnologias a elas associadas como construções humanas, percebendo seus papéis nos processos de produção e no desenvolvimento econômico e social da humanidade. H3 – Confrontar interpretações científicas com interpretações baseadas no senso comum, ao longo do tempo ou em diferentes culturas. n Competência de área 5 Entender métodos e procedimentos próprios das ciências naturais e aplicá-los em diferentes contextos H17 – Relacionar informações apresentadas em diferentes formas de linguagem e 62 SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL aula aberta

representação usadas nas ciências físicas, químicas ou biológicas, como texto discursivo, gráficos, tabelas, relações matemáticas ou linguagem simbólica. n Competência de área 6 Apropriar-se de conhecimentos da física para, em situações problema, interpretar, avaliar ou planejar intervenções científico-tecnológicas. H20 – Caracterizar causas ou efeitos dos movimentos de partículas, substâncias, objetos ou corpos celestes. H21 – Utilizar leis físicas e/ou químicas para interpretar processos naturais ou tecnológicos inseridos no contexto da termodinâmica e(ou) do eletromagnetismo.

estas subpartículas? Não podem parar! É nesse contexto que a mecânica quântica afirma a impossibilidade de alcançar o repouso absoluto. Mas retomando nossa indagação inicial, por que alcançar temperaturas próximas ao zero absoluto é tão importante, além de todas as possibilidades de aplicação descritas no artigo? Se pensarmos, por exemplo, em consumo da energia elétrica que nos permite usufruir da tecnologia atual, então precisamos mostrar aos estudantes que essa energia poderia ser aproveitada de maneira mais eficiente caso a condutividade, que é a propriedade de transportar cargas elétricas ao longo de uma rede de átomos, fosse alta. À temperatura ambiente, a agitação térmica da rede dificulta o movimento dos elétrons e expressamos essa dificuldade através da resistividade elétrica. Desde 1908, com os experimentos de H. K. Onnes sabemos que, em temperaturas próximas de zero kelvin, a resistividade de certos materiais é nula: nascia a supercondutividade! A compreensão de como a estrutura da matéria pode se comportar de forma a possibilitar o transporte de elétrons gastando a menor quantidade de energia possível pode resultar da investigação descrita no artigo!


propostas de atividades

O

artigo traz como tema principal a discussão de um novo método para se atingir temperaturas ultrabaixas.

TEMPERATURA

Para acompanhar e compreender o processo sugerido no texto é necessário que os estudantes compreendam a priori o conceito de temperatura e a necessidade de se obter temperaturas ultrabaixas.

mantenha constante

1

Antes da leitura do texto: Faça um debate com os estudantes sobre o conceito de temperatura. Peça a eles que tentem explicar o que ocorre microscopicamente com as partículas a diferentes temperaturas.

VOLUME

mantenha constante mantenha constante

Dê alguns exemplos para os estudantes sobre a necessidade de se obter temperaturas baixas, como o melhor desempenho para o uso de supercomputadores ou de substâncias criogênicas para armazenamento de materiais biológicos, como células tronco, óvulos, espermatozoides, entre outros.

2

Relembre, sem a necessidade de aprofundamento, as escalas termométricas mais comuns, Celsius, Kelvin e Fahrenheit.

Durante a leitura do texto: Sugira que os estudantes façam a leitura do texto destacando as palavras ou os conceitos não compreendidos.

Em seguida, use o simulador Gas Properties que pode ser acessado através do link http://phet.colorado.edu/en/ simulation/gas-properties para discutir as relações entre temperatura, pressão e volume de um gás.

Você também pode pedir que eles ressaltem trechos do texto que estão relacionados aos conceitos de temperatura, volume e pressão que foram trabalhados anteriormente e sobre as aplicações das técnicas de resfriamento.

Caso sua escola possua uma sala de informática, você pode dividir os estudantes em pequenos grupos e pedir que usem o simulador com a finalidade de descobrir tais relações. Se não for possível utilizar os computadores, utilize um projetor e demonstre o simulador coletivamente. Para facilitar, peça que preencham a tabela abaixo, mantendo uma das grandezas constante, alterando uma segunda grandeza e verificando o que acontece com a terceira, e assim, completando com as palavras AUMENTA ou DIMINUI à medida que forem mexendo no simulador.

PRESSÃO

3

Após a leitura do texto: Muito provavelmente, surgirão dúvidas a respeito da entropia e sobre o experimento mental do Demônio de Maxwell. Então, é o momento adequado para abordar tais conceitos. Importantíssimo nesse momento utilizar exemplos do cotidiano que caracterizem os conceitos de ordem e desordem: uma gota de tinta que se dissolve em água, um copo que cai e quebra, um baralho recém-aberto, cujas cartas estavam orga-

nizadas em naipes e ordenadas de forma crescente, e que é jogado aleatoriamente sobre uma mesa etc. Em cada caso houve aumento de entropia. É fundamental questionar os estudantes sobre o que chamamos de processo espontâneo: naturalmente as partículas microscópicas da tinta espalham-se pelo solvente, mas o inverso não é espontâneo! Juntar as partículas de tinta de modo que formem a gota exige gasto de energia, isto é, exige que um agente externo realize um trabalho para juntá-las. Agora acesse o simulador El Demonio de Maxwell, através do link http://www.educaplus.org/play-113-Demonio-de-Maxwell.html e mostre aos estudantes como seria o experimento mental de Maxwell. Atente para o detalhe do simulador: ele mostra que, ao organizar as partículas de modo que de um lado fiquem as azuis e de outro as vermelhas, estamos violando a Segunda Lei da Termodinâmica! Porém, o autor do artigo mostra que a lei não é violada em seu experimento: para organizar um conjunto de átomos de modo que o sistema fique com temperatura mais baixa, isto é, aparentando redução de entropia, houve a necessidade de desorganizar outro sistema: os fótons do feixe de laser! O diabo tentou, mas não conseguiu...

acesse também os links

Para saber mais sobre os supercondutores : http://www.if.ufrgs.br/tex/fis01043/20032/Fabiano/supercondutores.htm Para entender a importância histórica da busca pelo zero absoluto (link para a primeira parte do documentário da BBC) http://www.youtube.com/watch?v=AnA5FPg63Gg Roteiro elaborado por: Profa Cristiane R. C. Tavolaro – Departamento de Física e Grupo de Pesquisa em Ensino de Física (GoPEF) da PUC/SP. Prof. Elio Molisani F. Santos – mestrando em ensino de física pela UFRGS. SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL aula aberta

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LIVRoS naMOrO a DIstânCIa

abordagem histórica revela o quanto falta ao país em termos de P&D m fluxo constante de conhecimentos e informações, circulando em dois sentidos, para unir a pesquisa científica e a indústria caracterizaria, em qualquer país, a existência de um sistema eficaz de inovação tecnológica. Nesse campo, o Brasil estaria a meio caminho de uma situação ideal, na opinião de economistas. Aqui há instituições competentes dedicadas à pesquisa e ao ensino, mas ainda não tem sido possível mobilizar pesquisadores, cientistas e engenheiros numa escala semelhante à dos países mais adiantados. A outra perna do sistema brasileiro em formação também é fraca: as empresas investem pouco em P&D. Em suma, por aqui, academia e setor industrial costumam namorar de longe. Essa circunstância se deve ao caráter tardio tanto da industrialização quanto da criação das instituições de pesquisa e universidades no país, segundo os economistas Wilson Suzigan e Eduardo da Motta e Albuquerque, organizadores e coautores de Em busca da inovação: interação universidade-empresa no Brasil. Fatores históricos fizeram do Brasil um retardatário. Entre a chegada de Cabral, em 1500, e a de D. Maria I, a Louca, em 1808, o regime colonial representou um obstáculo formidável ao desenvolvimento autônomo brasileiro. E mesmo com as medidas liberalizantes do governo português no exílio, o despautério estava longe do fim. Só em 1821 foi permitida a entrada franca de livros na colônia. Assim, não é de admirar que no ano seguinte, o da independência, houvesse 4,5 milhões de habitantes no território nacional e nenhuma universidade. Quase meio século antes, em 1776, a população dos Estados Unidos, de 2,5 milhões de habitantes, dispunha de nove universidades (várias faculdades isoladas surgiram no Brasil a partir de 1808, mas as primeiras tentativas de criar universidades datam de 1920). Livre da domina64 SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL aula aberta

ção portuguesa, o país continuou praticamente manietado pela escravidão, que pesou de maneira severa sobre diversas instâncias da vida social. De acordo com Suzigan e Albuquerque, citando o mestre Celso Furtado entre outras fontes, o escravismo promoveu a desigualdade, retardou a formação de um mercado de trabalho assalariado no país, limitou o tamanho do mercado interno, gerou deficiências históricas na educação e na formação de qualificações técnicas, tudo isso com implicações no processo de construção institucional do sistema de inovação. Não se pode menosprezar a escravidão enquanto barreira contra o progresso técnico. Por exemplo: o braço cativo ainda era quase o único motor no país ao tempo em que a Europa e os Estados Unidos já iniciavam a substituição dos animais de tração pela máquina a vapor. “Sob essas condições adversas é que se alicerça o processo de industrialização iniciado nas últimas décadas do século 19. Por ser atrelado ao desempenho da agricultura de exportação, pelo menos até o final da década de 20, [o processo de industrialização] permaneceu restrito, porque as demandas geradas pelo setor hegemônico – e pela sociedade de modo geral – eram limitadas. Por consequência, a demanda por soluções tecnológicas também era limitada.” Com o tempo, os desafios apresentados pelas indústrias às instituições científicas se sofisticaram, embora permanecessem pouco instigantes até o final da década de 80. Essa peculiaridade foi decorrente de protecionismo exagerado, do domínio de indústrias estratégicas por empresas transnacionais, da descontinuidade de políticas públicas e das crises macroeconômicas recorrentes. Mesmo assim, os autores observam que “em todos os produtos nos quais o Brasil apresenta vantagens comparativas no cenário internacional, é possível identificar um longo processo his-

eM busCa Da InOVaçãO: InteraçãO unIVersIDaDeeMPresa nO brasIl Wilson Suzigan, Eduardo Albuquerque e Silvio Antonio Ferraz Cario (organizadores). Editora Autêntica, 464 págs. 2011, R$ 43,00

tórico de aprendizagem e acumulação de conhecimentos científicos e competência tecnológica envolvendo importantes articulações entre esforço produtivo, governo e instituições de ensino e pesquisa”. Nessas articulações se destacam, entre outras: o Instituto Agronômico de Campinas e a Embrapa; a Universidade Federal de Minas Gerais; o Instituto Tecnológico de Aeronáutica e Embraer. Mas, dado o caráter localizado e disperso dos casos bem-sucedidos de interação universidades/institutos de pesquisa e empresas, pode-se afirmar que se trata de um padrão pontual, limitado e insuficiente para impor ao conjunto da economia uma dinâmica de crescimento baseada no fortalecimento da capacidade de inovação, avaliam os autores. De toda forma, as universidades brasileiras deixaram de ser apenas instituições de ensino, ou fornecedoras de serviços de consultoria. O livro não deixa margem a dúvidas. Traz grande número de dados, procedentes do diretório de grupos de pesquisa do CNPq, estudos de casos, e examina a situação atual e a evolução histórica da interação das universidades/institutos de pesquisas com empresas em São Paulo, Rio de Janeiro, Minas Gerais, Rio Grande do Sul, Santa Catarina e Espírito Santo. Os estudos regionais tratam das regiões Norte, Nordeste e Centro-Oeste. – Rogério Fernando Furtado

dIvulgação (capa do livro)

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Presente eternO

8 capítulos que podem ser decisivos para o futuro dos jovens

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e você tem filhos, sobrinhos, netos ou conhece crianças com potencial para se desenvolver em ciência ou qualquer outra área do conhecimento, não espere que tudo dependa do talento deles. Ofereça um bom livro: além da satisfação que um presente como esse costuma proporcionar, você dá a eles um apoio fundamental. Livros são um presente eterno e muitos deles podem modificar os rumos da vida: são como uma porta que se abre para outra dimensão de acontecimentos. No caso de Ensine ciência a seu filho – Torne a ciência divertida para vocês dois há uma razão a mais para pensar que livros são indispensáveis e capazes de mudar para sempre a vida de cada um: seu autor, Michael Shermer, colunista de Scientific AmericAn é um autor mais que experimentado em divulgação científica.

Isso significa que seu presenteado não corre o risco de assimilar conceitos científicos equivocados que permeiam muitas obras de divulgação. Shermer integra um grupo conhecido como “céticos” que, em alguns momentos, pode atravessar uma fronteira difusa de definição do que é ciência, em benefício de alguma ortodoxia. Em Ensine ciência a seu filho, Shermer faz as seguintes abordagens: “Toda criança é um cientista”, sobre o que ele chama de “instintos científicos de uma criança”. Em “A ciência é como um jogo” ele define e explica o que é a ciência, completando essa abordagem com “Fantasmas imaginários, o que a ciência não é”. Em “Como a ciência é feita” Shermer aborda e explica o que é o método científico e continua nessa linha com “Ciência que se pode fazer em casa”, nas mais di-

ensIne CIÊnCIa a seu FIlHO – tOrne a CIÊnCIa DIVertIDa Para VOCÊs DOIs Michael Shermer. JSN Editorial, 160 págs. 2011, R$ 25,00

ferentes áreas do conhecimento. “Ciência em ação” sugere a você aonde levar os futuros cientistas. Então ele avança para “O que há de novo em ciência” e encerra com “Novos experimentos para você e seu filho”. Aqui você terá chances de reexplorar o universo da ciência. – Ulisses Capozzoli

dIvulgação (capa do livro), reprodução (imagem do site)

INTERNET DE TUDO UM POUCO Que tal começar uma aula sobre propriedades dos líquidos no estudo de hidrostática com um experimento simples que envolve a construção de uma vela com uma simples casca de laranja? Ou usar o mesmo experimento em uma aula de biologia para falar sobre o transporte de líquido nos vegetais? Experimentos em aula são motivadores, despertam a curiosidade dos alunos e no fim revelam que o aparentemente mágico não passa de um fenômeno natural, que a ciência explica. Essa ação de despertar a curiosidade e ao mesmo tempo contextualizar o tema que se está explorando em aula requer do professor um certo trabalho, exige uma procura em livros ou na internet que é bastante, digamos, saudável, mas que nem sempre é possível. Uma sugestão para

essas ocasiões é fazer uma assinatura (gratuita) no site Manual do mundo (www.manualdomundo.com.br/). Segundo o próprio site “A ideia é ensinar desde coisas simples, muito legais e úteis no dia a dia, até coisas completamente inúteis, que são mais legais ainda”. E, de fato, há de tudo um pouco, mas os vídeos com experimentos científicos são interessantes, apresentados de forma bem-humorada e cobrem as diversas áreas: biologia, química, física e incluem também alguns divertidos desafios.

MOTION MOUNTAIN - A AVENTURA DA FÍSICA Escrito em inglês, Motion mountain é um livro didático de física, que pode ser descarregado em PDF gratuitamente no site http://motionmountain.net/. Trata-se de um projeto sem fins lucrativos desenvolvido pelo físico italiano Christoph Schiller, que abrange todos os temas da física (em alguns casos com matemática de nível superior) numa abordagem diferente desenvolvida com temas transversais. Consiste em seis volumes: Queda, fluxo e calor; Relatividade; Luz, cargas e cérebros; O quantum de troca; Prazer, tecnologia e estrelas; Modelo de supercordas, uma especulação sobre a unificação. O site tem poucos mas interessantes vídeos, um deles de uma filmagem de movimento molecular, e alguns desafios. Vale a pena explorar. – (LM) SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL aula aberta

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MEU PERCURSo

reinaldo bazito

Um dos criadores da Escola de Química Verde do iQUsP fala de sua trajetória científica Por luiz Marin

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olIvIa doMIngues BazIto

asci na cidade de São Paulo, em uma família que embora não tivesse tradição acadêmica incutiu em mim o hábito da leitura. Por isso, sempre gostei muito de ler e de estudar, para satisfazer minha curiosidade pelas coisas, o que acabou contribuindo para o meu bom desempenho no ensino fundamental. Meu interesse pela química surgiu já no ensino médio. Fiz o curso técnico em química na escola técnica Walter Belian, curso gratuito, época em que tive contato com o Instituto de Química da USP, porque eu frequentava a biblioteca do Instituto, onde podia estudar literatura especializada e comprar os livros da Edusp, que na época oferecia promoções muito boas. Acabei ingressando nesse Instituto e obtive a graduação em Química, com médias bastante elevadas – era bom aluno, rato de biblioteca, que estudava não para tirar nota alta mas para conhecer o assunto. Também trabalhei durante algum tempo em uma grande indústria de Santo André, SP, porque precisava completar as 400 horas de estágio exigidas pelo curso técnico. Meus conhecimentos como técnico foram valiosos. Eles facilitaram meu aprendizado na graduação, pois me permitiam ir mais fundo no assunto que os professores estavam ensinando Meu interesse, porém, estava na área acadêmica, com uma única indecisão: saber se seria um químico ou um engenheiro químico. Interesses COnCIlIaDOs Aqui no Brasil existe uma diferença grande entre os dois cursos, porque o nosso engenheiro químico acaba tendo pouca química e sendo mais um profissional voltado para o projeto, para a otimização 66 SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL aula aberta

de reações. Isso não é o que acontece no exterior, principalmente nos Estados Unidos. Queria trabalhar como cientista. Mas ao mesmo tempo, fiz todos os cursos da parte tecnológica, prática, um pouco do que o engenheiro faz. E com isso consegui satisfazer minha necessidade dupla, a engenharia e a química, porque também gosto da ciência aplicada. Foi uma época em que vivi intensamente a vida de químico. Terminada a graduação, decidi que queria mesmo ser cientista e permaneci no Instituto para fazer o mestrado, em um projeto que envolvia a modificação da celulose, porque eu tinha interesse em polímeros naturais, em química de açúcar. Já começava ali minha preocupação com essa questão de química verde. Depois do mestrado, o professor Omar Abou El Seoud me convidou para fazer o doutorado, cujo projeto por minha opção envolvia a síntese de tensoativos de açúcar. Durante o doutorado conheci o prof. Frank Quina, do Instituto de Química da USP, com quem fiz o pós-doutorado. Também iniciei um trabalho com o professor americano Daniel Buttry, da Universidade do Wyoming, um pesquisador bastante conceituado na área de eletroquímica. Fiquei dois anos nos Estados Unidos, onde tive uma filha. Lá tive contato com outro modo de pensar ciência. quíMICa VerDe O dióxido de carbono supercrítico é o gás carbônico comprimido, que nessas condições adquire características de solvente, um solvente renovável, verde. Essa característica despertou meu interesse pelo estudo desse gás pensando em usá-lo aqui no Brasil. O Instituto de Química havia

aberto um curso de química ambiental e acabei sendo contratado pelo IQUSP com esse projeto do dióxido de carbono supercrítico. Eu e mais dois colegas, os professores Renato Sanches Freire e Leandro Helgueira Andrade, criamos um curso de verão que se transformou na que é hoje a Escola de Química Verde – um curso de extensão destinado a alunos de graduação e pós-graduação. Estamos na quarta edição da Escola. As vagas no curso são distribuídas para alunos de todos os estados brasileiros e alunos estrangeiros também, em número proporcional ao de inscritos por estado. Nosso objetivo é alcançar o maior número de pessoas para que essa ideia da química verde seja divulgada. Convém que se ressalte a diferença entre a química ambiental e a química verde. A primeira estuda basicamente o que acontece com as espécies químicas no meio ambiente. A química verde, por sua vez, não se ocupa em analisar poluentes ou o efeito destes no meio ambiente, mas sim em evitar sua geração. É uma química de prevenção, em que se procura fazer tudo com muita eficiência, sem desperdício, porque este vira lixo e, portanto, é poluente. Em outras palavras, a química verde tem por objetivo a redução de impacto de produtos e processos, está voltada para a eficiência, para a viabilidade econômica. E vale destacar que o mercado de trabalho para o estudante de química verde vem crescendo consideravelmente. n Para mais informações sobre o curso e inscrição acesse o site http://quimicaverde.iq.usp.br/