Introdução

Durante muitos séculos os cientistas acreditaram que o Universo era como uma máquina perfeita. A sucessão de descobertas realizadas impulsionava o pensamento de que todo fenômeno da natureza seria plenamente compreensível ao intelecto humano. A mecânica Newtoniana, as leis da termodinâmica e o eletromagnetismo pareciam corroborar a ideia de que o Universo funciona como um relógio preciso e finamente construído. Esta visão de mundo, onde todos os fenômenos obedecem a regras causais e que, em última análise, podem ser descritas através de leis, ficou conhecida como determinismo.

Os gregos

A ideia de que o presente e o futuro é inteiramente pré-determinados remonta a um passado distante. A mitologia já apresentava uma visão fatalista de que o destino de alguém é traçado antes mesmo da experiência da vida, com as moiras, deusas gregas do Destino, determinando o destino e ciclo de vida de todos os seres humanos.

Com o nascimento da filosofia, os pré-socráticos pela primeira vez na História, argumentaram que talvez o funcionamento do mundo não seja determinado apenas pelo capricho da vontade divina, mas que a natureza possui intrinsecamente leis que a governam através de relações de causa e efeito. Aristóteles formalizou a visão de que todo evento possui uma causa, inclusive o universo, estabelecendo o formalismo lógico que persiste até os dias de hoje.

Iluminismo

Séculos mais tarde, após o declínio do mundo clássico, o renascimento retoma as ideias do passado e volta a debatê-las. No século XVI o mundo religioso reforça a ideia de predestinação com as ideias de Calvino, onde o destino dos seres humanos estaria fixado e já definido. Os embriões da Ciência e do método científico iniciam nesta época, baseados na evidência da experiência de que os fenômenos naturais são explicados pelas relações de causa e efeito. Galileu é pioneiro na aplicação do método científico, onde o resultado empírico deve ser a fonte de verdade. Sua formulação de explicações causais abre as portas para a ciência moderna.

Rápida evolução

Comparado aos milênios de ignorância do ser humano em termos de conhecimento da natureza, os séculos XVI ao XIX são um prodígio de descobertas científicas. O mundo passava a ser conhecido em seus detalhes e, mais importante, predições do comportamento natural podiam ser realizadas com a certeza de obter os mesmos resultados sempre, em qualquer lugar do planeta. Newton formula leis da mecânica, da gravitação e da óptica, a termodinâmica é estabelecida e finalmente, o eletromagnetismo é compreendido, inaugurando uma época de avanços científicos e tecnológicos que agora não só descrevem a natureza, mas a dominam e manipulam em favor do ser humano.

Em 1814, Pierre Laplace, matemático francês, no entusiasmo das sucessivas descobertas científicas de sua época, formula um interessante experimento mental que ficou conhecido como o demônio de Laplace.

Demônio de Laplace

Imagine um ser que tenha a capacidade de conhecer a posição e o movimento de todas as partículas do Universo em seu instante inicial. Este ser, dotado de inteligência inimaginável, conhece todas as leis naturais e detém poder computacional suficiente para descrever a evolução deste Universo. Este ser é, portanto, capaz de conhecer o presente e o futuro deste Universo. É um ser onisciente.

Este ser, chamado de demônio de Laplace (daimon, em grego significa espírito), pode ser comparado a um deus capaz de determinar o estado de todo o Universo em qualquer instante. O interessante é que este ser não precisa existir, basta cogitarmos a hipótese dessa possibilidade. Este experimento mental é a base do determinismo: todo estado do Universo, em qualquer instante, é consequência causal direta do seu estado primordial, das interações entre partículas e forças neste instante inicial.

As consequências do determinismo são muito claras:

• devem existir leis que governam qualquer fenômeno natural;
• seria possível conhecer todas as variáveis envolvidas em um fenômeno para descrevê-lo;
• não existe livre-arbítrio.

De todas, obviamente, a mais impactante em termos filosóficos é o fato de não existir livre-arbítrio. Se tudo o que ocorre no Universo é consequência direta das interações entre partículas e forças que ocorreram no passado, mesmo a consciência humana seria fruto de interações físicas de modo que a sensação de livre-arbítrio não passaria de uma ilusão.

O entusiasmo do século XX

Acontece que a virada do século XIX foi talvez o momento mais interessante da História da Ciência. O ritmo de descobertas científicas era avassalador e cogitou-se, inclusive, que o fim da Ciência estaria próximo. Havia cientistas que pensavam que com todas as descobertas já realizadas, faltariam somente algumas poucas áreas ainda a serem exploradas e fechar as lacunas do conhecimento acumulado até então.

O fato é que existiam lacunas nas teorias desenvolvidas até então, e estas lacunas eram constrangedoras. A física clássica não conseguia responder uma série de fenômenos, como por exemplo, a radiação de corpo negro, a aceleração do elétron, o movimento do planeta mercúrio, dentre outras. Estas lacunas eram intransponíveis com o conhecimento acumulado até então.

No início do século XX, então, ocorrem novas descobertas que impulsionam ainda mais a ideia geral de uma ciência que descrevesse completamente a natureza. Em 1901 Max Planck formula a descrição quântica para o problema de corpo negro, iniciando uma nova área da física, a mecânica quântica. Einstein, em 1905 formula a descrição quântica da radiação e, no mesmo ano, apresenta a teoria da relatividade restrita evidenciando a velocidade da luz como um invariante em nosso Universo. Com estes avanços, reforçou-se ainda mais a noção determinística da ciência.

Paralelamente a isto, a matemática avançava também com novas descobertas e formalismos. No início do século XX acreditava-se que a matemática pudesse ser toda descrita através de formalismos. Novamente, o entusiasmo era grande, a tal ponto que os matemáticos Whitehead e Russell escreveram um livro chamado Principia Mathematica, que leva 362 páginas de puro rigor lógico para provar que 1 + 1 =2.

Em vista disto, o matemático David Hilbert propoem no início do século XX um conjunto de problemas em aberto que deveriam ser resolvidos de modo a eliminar as lacunas científicas acumuladas na época. Ele acreditava que este programa poderia ser resolvido e que traria um maior rigor lógico às bases da Ciência. Acontece que isto não foi possível.

A era das incertezas

O grande golpe no determinismo surge em 1927, quando Werner Heisenberg formula o princípio da incerteza da mecânica quântica. O princípio afirma que é impossível conhecer a posição e o momento de uma partícula com precisão absoluta. Não sendo possível conhecer estes parâmetros, resta trabalhar com probabilidades. Este golpe no determinismo evidenciou mais do que uma limitação das medidas que o ser humano pode realizar, um comportamento intrínseco da natureza. Einstein, mesmo sendo um dos fundadores da mecânica quântica, não concordava com esta abordagem. Ele chegou a afirmar que "Deus não joga dados" no sentido de que é difícil acreditar que a natureza tenha que decidir entre probabilidades no comportamento de partículas. Porém, a teoria e os experimentos corroboram que este é de fato o comportamento da natureza.

Não bastasse o golpe na física, houve ainda o golpe na matemática. Um dos problemas que David Hilbert levantou era a possibilidade de tornar a matemática completa e consistente em um conjunto de axiomas básicos. Em 1931 o lógico Kurt Gödel demonstrou em um artigo brilhante, que tal sonho é impossível sem gerar paradoxos. Logo, a matemática em sua essência é incompleta e inconsistente. Obviamente, isto não a invalida, mas torna impossível o sonho de descrevê-la completamente em termos de axiomas básicos. É como se existisse uma barreira lógica que nos impede de atestar que tudo o que sabemos é verdade.

Outro problema de David Hilbert gerou mais um golpe ao determinismo: o problema da parada, resolvido por Alan Turing em 1936. Turing provou que é impossível criar algoritmos para qualquer problema, que existe uma classe de problemas em que é impossível definir um critério de parada algorítmico. Logo, existem problemas que são incomputáveis, de modo que não conseguimos gerar respostas para qualquer problema. Esta afirmação impõe mais um limite severo ao conhecimento que nós podemos ter da natureza.

E eis que surge o caos

Em 1961, Edward Lorenz, meteorologista americano, estava calculando equações diferenciais de convecção da atmosfera para gerar previsões do tempo. Acontece que ele dispunha de um computador com as limitações naturais da época no que diz respeito a memória. Para contornar o problema, ele fez um cuidadoso trabalho de arredondamento nas variáveis envolvidas, de modo a não gerar problemas no cálculo, de acordo com seu julgamento. Acontece que quando as simulações se estendiam por um determinado tempo, elas logo desviavam consideravelmente do comportamento esperado ou observado. Intrigado, Lorenz debruçou-se sobre o problema e percebeu algo interessante: em um sistema dinâmico como a convecção atmosférica, descrito por equações diferenciais, pequenas variações nas condições iniciais, por menores que sejam, causavam resultados difíceis de prever. Este comportamento ficou conhecido como efeito borboleta, ilustrado pela anedota de que o bater de asas de uma borboleta no Brasil pode causar um tornado nos Estados Unidos.

Sistemas dinâmicos não lineares são muito sensíveis às condições iniciais. Pequenas perturbações são amplificadas e geram instabilidade nos resultados calculados. Esta área do conhecimento ficou conhecida como teoria do Caos. O mais curioso é que mesmo os resultados dispersando-se além de uma resposta certeira, o comportamento da dispersão é determinístico, ou seja, o caos pode ser modelado de maneira determinística. O que gera o comportamento caótico são as pequenas diferenças nas condições iniciais e, novamente, o ser humano possui severas limitações na medição precisa destas condições, tornando os sistemas caóticos mais presentes do que gostaríamos em nossas vidas.

Conclusão

Embora existam sérios argumentos contra o determinismo, não podemos afirmar que o Universo não seja controlado por ele. Assim como Einstein argumentava, talvez existam variáveis ocultas cuja identificação está fora do nosso alcance, de modo que mesmo no mundo subatômico, seguem valendo leis determinísticas. É difícil responder esta questão. Talvez seja o questionamento eterno que a humanidade terá de carregar: o Universo é determinístico ou aleatório e probabilístico? Enquanto não temos respostas contundentes, resta-nos aceitarmos as incertezas inerentes da experiência humana. Tais limitações fazem parte do que somos e de como vemos o mundo.