[08/ago/2004]
As estrelas em Cambridge
Cientistas,
como qualquer outro grupo profissional, formam sociedades de
auto-congratulação. Distribuem medalhas, diplomas e auto-elogios entre si.
Homenageiam os que se destacam, se aposentam ou morrem. Nada mais
natural. Este narcisismo coletivo, apesar de um pouco
ridículo, tem funções simbólicas
importantes para ajudar manter a coerência do grupo, afinar
discursos, definir poderes políticos e estas coisas sem as quais
as instituições perdem sua estabilidade.
Entre
24 e 29 de julho deste ano, ocorreu em Cambridge, Reino Unido, um destes
eventos. Com o pomposo nome "Química
Quântica Molecular, o insensato caminho para o progresso",
foi uma conferência para homenagear o Prof. Nicholas C. Handy,
que está se aposentando.
Festa
de aposentadoria ocorre aos milhares pelos escritórios de
qualquer repartição púbica todos os dias. O destaque para esta
vem, no entanto, do porte da conferência, que reuniu os maiores
nomes da química quântica em todo o mundo. Estavam presentes astros de
primeira grandeza como Michele Parrinelo, David Clary, H. F.
Schaefer III, Ernest Davidson, Reinhart Ahlrichs, I. Shavitt e Axel
Becke. O Nobel de química John Pople também estaria lá, não
tivesse falecido há poucos meses.
A
química quântica molecular nasceu no século vinte junto e como
subproduto da mecânica quântica. Mas padeceu por três ou quatro
décadas das limitações computacionais envolvidas absurdo
trabalho de se resolver
a equação de Schrödinger para um sistema de vários núcleos e
elétrons. Ficou por muito tempo restrita a pequenos sistemas moleculares, com
não mais que dois ou três átomos, e mesmo assim sujeitos à
fortes aproximações.
Com
a rápida evolução dos computadores nas últimas duas décadas,
a química quântica floresceu não só como disciplina autônoma,
mas como auxiliar de outras ciências, como a biologia molecular e
a ciência de materiais.
O
desenvolvimento da química quântica molecular chegou a tal
ponto, que pode-se tanto obter resultados virtualmente exatos para
uma molécula pequena, com não mais que uns vinte átomos, quanto
também pode-se utilizar métodos mais aproximados para se
calcular sistemas com um ou dois milhares de átomos. E se
popularizou de tal maneira, que mesmo um não-especialista com
algum conhecimento específico pode, utilizando um software
comercial como o Gaussian,
obter resultados básicos para moléculas de seu interesse.
Dificilmente
na década de 70, alguém se arriscaria a calcular as propriedades
de uma molécula com mais de três átomos, e se o fizesse
dificilmente iria além de uma aproximação com alguns poucos determinantes
para descrever a função de onda. Hoje, resolver a equação de
Schrödinger para sistemas moleculares, às vezes usando-se
milhões de determinantes, tornou-se rotina na
academia e na indústria, e - sem dúvida - em boa parte graças
às estrelas que homenageavam Nicholas Handy.
Neste
sentido, os conferencistas em Cambridge tinham toda a razão em se
auto-congratular, enquanto passeavam pelos inspiradores jardins do
colégio de St. John.
Mas
infelizmente, se a intenção era honrosa, a forma fora horrível.
Com algumas poucas exceções, como Mike Robb discutindo o papel
das seqüências de interseções cônicas nas reações
químicas, muito pouca química e física molecular foi vista
naquela conferência. As palestras se resumiam quase que
exclusivamente a mostrar tabelas comparando métodos de cálculo,
enfeiada pelo tenebroso vício de quase todos os palestrantes de tentar mostrar em trinta
minutos um pouco de cada uma das duas dúzias de linhas de
pesquisa de seu grupo.
Com suas ilegíveis tabelas, mostravam, um a um, como o novo método desenvolvido
em seu laboratório produzia resultados melhores que os outros
disponíveis; Como desenvolveram um novo funcional iria resolver todos os
problemas de correlação eletrônica; Como a nova abordagem do
espaço de orbitais virtuais diminuiria o tempo de cálculo
radicalmente.
Existe
entre os cientistas esta certeza incondicional de que sempre
estamos caminhando no "sentido certo". De que o progresso é uma
verdade histórica inexorável da qual é impossível escapar. Por
isto, fazia todo sentido mostrar as tais tabelas, como parte deste
acúmulo quantitativo de informação que serviria como força
motora da história da ciência.
Para
o observador cético, contudo, havia algo de falso neste reino de
progresso. Mesmo que os avanços no cálculo de sistemas
moleculares pequenos e médios sejam incontestáveis, nenhum dos
métodos disponíveis hoje parece que um dia vai dar conta do
problema central da física, a transição entre o micro e o
macro. É muito difícil crer que avanços computacionais cheguem
ao ponto de permitir a aplicação das atuais teorias a sistemas
com 1 milhão ou 1 bilhão de átomos.
Desde
os tempos de escola que aprendemos que toda a matéria de nosso
universo é constituída de moléculas, e estas, por sua vez, de
átomos. Esta afirmação, que soa trivial, esconde imensos
problemas conceituais ainda não resolvidos. Todas as
justificativas que são apresentadas como evidências, se baseiam
em propriedades que dependem de átomos ou pequenas moléculas
isoladas, como o espectro de absorção ou emissão
eletromagnética de um gás.
Às
vezes, a evidência pode depender de grandes conjuntos
moleculares, como a condutividade elétrica, ou a temperatura de
um material. Mas nestes casos, os físicos estão honestamente
trapaceando. No primeiro, usando os métodos da física do estado
sólido, o que normalmente significa impor condições de contorno
periódicas aos sistemas atômicos ou moleculares. Ou seja, tratar
o grande conjunto de átomos ou moléculas como repetições de um
subconjunto bem menor e portanto calculável. No segundo caso,
usando os métodos da física estatística, que normalmente
implicam em impor que uma função de variáveis de estado
(pressão, temperatura, magnetização, etc.) possa ser deduzida
de uma função das variáveis mecânicas (posição e velocidade
de cada átomo ou molécula).
E
este é o ponto: por um lado, a física do estado sólido é
extremamente limitada à materiais com estruturas cristalinas, por
outro, perde-se uma imensa quantidade de informação ao se
trabalhar estatisticamente, sem falar que não está ainda matematicamente provado que existe esta
possibilidade de se descrever o mundo
macroscópico a partir das variáveis microscópicas. Ilya
Prigogine clamava ter resolvido este último problema, mas a sua
reformulação da mecânica clássica e quântica para provar o
chamado "Teorema H", está longe de ser aceita (ou mesmo
conhecida) pela comunidade científica.
De
qualquer modo, a descrição teórica num nível molecular de
processos meso e macroscópicos, que não se enquadrem nos métodos
de estado sólido ou estatísticos, como a reprodução celular ou
a neuroquímica dos processos mentais, está ainda fora do
horizonte de possibilidades. Possivelmente dependerá - se é que
um dia chegaremos a esta descrição - de uma profunda
reformulação conceitual da teoria molecular.
Neste
sentido, todas as tabelas e métodos que se aplaudiram em
Cambridge não são mais do que andar de caranguejo. Mas para não dizer que
nada aconteceu nos jardins do colégio St. John, guarde o nome de David
Mazziotti, possivelmente você ainda vai ouvir falar nele.
Professor da Universidade de Chigago, hoje com pouco mais de
trinta anos, Mazzioti mostrou como química quântica molecular
pode ser feita reduzindo o problema de vários elétrons à apenas
dois elétrons, usando a indistinguibilidade entre eles. Se sua
teoria for mais do que fogo em palha seca, ou não esbarrar em
algum obstáculo intransponível, pode ser realmente um destes
passos insensatos em direção ao progresso.
(texto de Mario Barbatti)
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