O que estrelas pop e estrelas reais têm em comum | Ciência

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A Galáxia Cartwheel e os Instrumentos Musicais

Assim como as músicas se repetem em refrões, as formações no espaço assumem formas compreensíveis. Na foto, estão a grande galáxia Cartwheel e duas galáxias companheiras menores.
NASA / Ilustração de Emily Lakiewicz

Não sou cientista – costumo pesquisar no Google as respostas para as perguntas de matemática da quarta série da minha filha -, mas pratico um tipo de ciência: sou professor de composição e, até o Renascimento, a música era considerada um parente próximo da matemática, geometria e astronomia. Isso pode ser difícil de imaginar hoje, mas quando eu verifico o imagens surpreendentes que o Telescópio James Webb está sendo enviado de volta para nós desde julho – as galáxias em espiral “cartwheel”, estrelas binárias e ecos do Big Bang – posso ver a conexão. Na astronomia, os elementos “resolvem” órbitas compreensíveis ou substâncias químicas familiares; na música, eles “se resolvem” em refrões e melodias que podemos cantar de volta.

Respostas consistentemente repetíveis podem não ser surpreendentes na matemática da quarta série, mas quando um telescópio de alta potência fornece padrões instantaneamente reconhecíveis flutuando a centenas de milhões de anos-luz de distância, é difícil não perguntar: Como isso é possível? E da mesma forma, no reino da música: o que nos leva a criar e responder a um tipo semelhante de repetição em nossa arte?

Aqui está uma ferida do início da minha carreira de professor: depois de ouvir a música de um aluno em sala de aula, sugeri que ele repetisse uma frase. Quando ele perguntou, simplesmente: “Por quê?” Percebi que não tinha uma resposta satisfatória além de “Bem, é assim que a maioria das músicas é escrita”. Seria mera tradição? Comércio? Preguiça? Eu não dormi naquela noite. Eu precisava de uma resposta melhor.

Filósofos e escritores há muito se angustiam com a natureza da repetição e seu apelo à mente humana. Eles discutiram vidas passadas (Platão), espirais do tempo (Gianbattista Vico), eternos retornos (Friedrich Nietzsche) e a possibilidade de que a repetição nem seja possível (Heráclito). Infelizmente, nenhuma das ideias que encontrei foram particularmente úteis, especialmente para uma aula de composição. Eu me perguntei se uma resposta universal poderia vir do próprio universo.

Escrevi meu mais novo livro, Música, letras e vida: um guia de campo para o compositor avançado, da mesma forma que componho músicas – comecei com uma pergunta, segui-a e aguentei o passeio. Muitos dos especialistas que entrevistei não eram compositores, mas ainda lidavam com questões semelhantes em seus próprios campos e à sua própria maneira: esse foi definitivamente o caso da cosmóloga Janna Levin, uma bolsista do Guggenheim de 2012 que atualmente ocupa a cátedra Claire Tow de Física e Astronomia no Barnard College. O livro de Levin de 2016, Black Hole Blues e outras canções do espaço sideral, conta a história da equipe vencedora do Prêmio Nobel que ajudou a construir o Observatório de Ondas Gravitacionais com Interferômetro a Laser (LIGO), que detecta ondas gravitacionais causadas por buracos negros à medida que eles “saltam no espaço-tempo … como ondas em um oceano”. (Aliás, você pode ouvir as ondas gravitacionais por si mesmo, agora mesmo.)

O que recebi de Levin foi mais do que uma explicação da repetição musical. Era uma nova interpretação da própria realidade.

Compositores e astrofísicos têm afinidade com a repetição. É frequentemente usado como uma ferramenta na música, mas para os astrônomos, parece haver uma suposição de que a repetição implica forças que estão trabalhando propositalmente, talvez até de forma inteligente.

Absolutamente. Uma das coisas que o SETI – a busca por inteligência extraterrestre – faz é procurar sinais matemáticos muito regulares porque assumem que a natureza não fornecerá tal coisa – a natureza é confusa e, portanto, a natureza não pode fazer nada tão regular. Então, se você encontrar um sinal incrivelmente regular, espera que ele tenha sido enviado por alguém que controla seu ambiente, que o fez seguir esse caminho.

Mas às vezes estamos errados sobre isso. Você já ouviu falar em pulsares? Existem grandes estrelas que colapsam e morrem, e elas não formam buracos negros – elas não são grandes o suficiente – então elas formam uma estrela de nêutrons. E a estrela de nêutrons está girando, e tem um campo magnético enorme e basicamente se torna um farol. Ele literalmente tem um feixe de luz e, à medida que gira, esse feixe passa por você, não irregularmente – os radioastrônomos detectaram um, e foi relógio ligado, cara. Relógio ligado! Não me lembro se foi um milissegundo ou um segundo tipo de escala de tempo. Mas era assim, estrondo, estrondo, estrondotão regular que [astronomers] jocosamente os chamava de LGMs, que significava “homenzinhos verdes”. E então, com o tempo, eles perceberam que esta é uma fonte natural. [A pulsar] é apenas um relógio perfeito. Ao longo de bilhões de anos, não vai desacelerar. E não vai vacilar. E isso pode acontecer, que a natureza faça algo tão perfeito.

O que diz sobre os humanos que estamos tão intrigados com informações repetidas?

Acredito firmemente que herdamos estruturas matemáticas porque a matemática nos fez. A evolução é guiada por forças da natureza — é assim que evoluímos — e essas forças, não surpreendentemente, deixam uma marca na estrutura de nossas mentes. Do curso eles têm que ser matemáticos. E em algum sentido genético maior de quem era nossa família, quem eram nossos pais — nossos pais eram as leis da física. E em nossas mentes, está codificado lá. E estamos descobrindo a estrutura de nossas mentes. Então eu posso sentar lá com um pedaço de papel e descobrir álgebra, e descobrir geometria, descobrir topologia, descobrir diferentes ramos da matemática, porque é em minha mente.

Há também comunicações dentro do reino animal, como o canto dos pássaros, que se repetem. E a repetição corrige os erros. Então, você sabe, se você não conseguiu na primeira vez, você consegue na próxima….

Queremos ser únicos na linguagem, mas também queremos ser repetitivos o suficiente para que você reconheça as palavras. Eu quero dizer essas palavras para você repetidamente, como com as crianças – e então elas adquirem a linguagem. Você precisa da repetição primeiro para entender o que as palavras significam, mas então eu quero ser capaz de dizer algo único reunindo essas palavras de uma certa maneira.

Essa é uma teoria básica de composição – refrões que se repetem e se ensinam ao ouvinte. . .

Certo. O LIGO tem muita dificuldade em detectar algo que só estoura uma vez. Tem que ser repetir para que possa puxá-lo para fora. Na verdade, uma das coisas que realmente esperamos do LIGO daqui para frente é que ele ouça algo por tempo suficiente para ouvir repetições. Isso é exatamente o que ele vai querer procurar. E essas repetições permitirão identificar algo. Você sabe, é como se alguém gritasse na rua, você fica tipo, “Eu acabei de ouvir isso?” E então, se isso acontece de novo e de novo, você fica tipo, “Oh! Alguma coisa aconteceu!”

É disso que estou falando!

É disso que trata a ciência — reprodutibilidade, experimentação, o fato de que outra pessoa pode fazer isso e obter a mesma resposta. Eu estava conversando com alguém de Oxford que disse: “Olha, este é um experimento real: em sua mente, imagine um círculo, divida-o pelo diâmetro. Você acabou de deduzir a fórmula para pi. Isso é um experimento. E qualquer um pode fazer o mesmo experimento em suas mentes e obter exatamente a mesma resposta.”

Eu considero isso tão tangível quanto qualquer coisa. Pode não significar que fisicamente, externamente, tirei uma fita métrica, certo? Mas isso é tão real para mim como se eu tivesse, e em certo sentido é mais real porque minha fita métrica é imperfeita, mas na minha cabeça, é perfeita. Como isso não é real? Isso é real.

Assim, a repetição, seja da mesma fonte ou da mesma computação, torna algo real.

Eu acho que muitas pessoas que são tão inclinadas quanto eu à abstração lutam com a “realidade” porque é menos real. “O que você quer dizer com aquela cadeira que era azul? eu acho que é caqui-colori.” “Eu acho que é lavanda.” Tipo, há menos realidade na realidade do que há em nossas mentes. Portanto, é muito reconfortante saber que se você é de Bangladesh, 200 anos atrás, e fez o mesmo experimento mental do pi, é 3,14159 etc. Há uma sensação de conexão que é muito profunda. Então, acho que se você pensa na repetição como um traço evolutivo, então faz sentido que a tenhamos.

E a reprodutibilidade de algo como pi nos conecta uns aos outros, e talvez a quem quer que esteja lá fora.

Sem nenhuma falha, sem nenhum guru, sem nenhum erro – apenas o terreno puro dos pensamentos. Não há experimento na história da humanidade que conjure pi. Ele vai conjurar um aproximação ao pi, mas nunca ao próprio pi. O único lugar em que pi existe é na minha mente e na sua. E se ambos fizermos isso corretamente, ficaremos surpresos que, não importa onde estejamos no universo, obteremos os mesmos dígitos. Como isso não é real?



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