{"id":139226,"date":"2021-01-03T13:25:00","date_gmt":"2021-01-03T16:25:00","guid":{"rendered":"https:\/\/espacoecologico.com.br\/arquivo\/?p=139226"},"modified":"2021-01-03T13:25:00","modified_gmt":"2021-01-03T16:25:00","slug":"como-um-silencio-resolveu-os-estranhos-problemas-matematicos-dos-buracos-negros","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/espacoecologico.com.br\/arquivo\/como-um-silencio-resolveu-os-estranhos-problemas-matematicos-dos-buracos-negros\/","title":{"rendered":"Como um sil\u00eancio resolveu os estranhos problemas matem\u00e1ticos dos buracos negros"},"content":{"rendered":"
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\"\"<\/a>Em um dia fresco de setembro de 1964, Roger Penrose recebeu a visita de um velho amigo. O cosmologista brit\u00e2nico Ivor Robinson estava de volta \u00e0 Inglaterra vindo de Dallas, no Estado americano do Texas, onde morava e trabalhava.<\/b><\/p>\n<\/div>\n

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Sempre que os dois se encontravam, nunca faltava assunto \u2014 e a conversa deles, naquela ocasi\u00e3o, era ininterrupta e bem abrangente.<\/p>\n<\/div>\n

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Enquanto eles caminhavam pela vizinhan\u00e7a do escrit\u00f3rio de Penrose, que ficava na Universidade de Birkbeck, em Londres, pararam brevemente na cal\u00e7ada, \u00e0 espera de uma brecha no tr\u00e2nsito. A interrup\u00e7\u00e3o moment\u00e2nea do passeio coincidiu com uma pausa na conversa, e ambos ficaram em sil\u00eancio ao atravessar a rua.<\/p>\n<\/div>\n

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Naquele momento, a mente de Penrose come\u00e7ou a vagar. Ele viajou 2,5 bilh\u00f5es de anos-luz pelo v\u00e1cuo do espa\u00e7o sideral at\u00e9 a massa fervilhante de um quasar girat\u00f3rio.<\/p>\n<\/div>\n

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Ele imaginou como o colapso gravitacional assumia o controle, puxando uma gal\u00e1xia inteira cada vez mais para perto do seu centro. Como um patinador art\u00edstico que rodopia encolhendo os bra\u00e7os para aumentar a velocidade, a massa giraria cada vez mais r\u00e1pido \u00e0 medida que se contra\u00eda.<\/p>\n<\/div>\n

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Essa breve reflex\u00e3o mental levou a uma descoberta \u2014 que 56 anos depois renderia a ele o Pr\u00eamio Nobel de F\u00edsica.\u00ad<\/div>\n<\/section>\n<\/div>\n<\/div>\n
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Como muitos relativistas \u2014 f\u00edsicos te\u00f3ricos que se dedicam a testar, explorar e ampliar a Teoria Geral da Relatividade de Albert Einstein \u2014 Penrose passou o in\u00edcio dos anos 1960 estudando uma contradi\u00e7\u00e3o estranha, mas particularmente complicada, conhecida como “o problema da singularidade”.<\/p>\n<\/div>\n

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Einstein publicou sua Teoria Geral em 1915, revolucionando o entendimento dos cientistas sobre espa\u00e7o, tempo, gravidade, mat\u00e9ria e energia. Na d\u00e9cada de 1950, sua teoria era extremamente bem-sucedida, mas muitas de suas previs\u00f5es ainda eram consideradas improv\u00e1veis \u200b\u200be intest\u00e1veis.<\/p>\n<\/div>\n

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Suas equa\u00e7\u00f5es mostravam, por exemplo, que era teoricamente poss\u00edvel para o colapso gravitacional for\u00e7ar mat\u00e9ria suficiente em uma regi\u00e3o bastante pequena que se tornaria infinitamente densa, formando uma “singularidade” da qual nem mesmo a luz poderia escapar. Foi o que ficou conhecido como buraco negro.<\/p>\n<\/div>\n

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Mas dentro de tal singularidade, as leis conhecidas da f\u00edsica \u2014 incluindo a pr\u00f3pria teoria da relatividade de Einstein \u2014 n\u00e3o se aplicariam mais.<\/p>\n<\/div>\n

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As singularidades eram fascinantes para os relativistas matem\u00e1ticos exatamente por esse motivo. A maioria dos f\u00edsicos, entretanto, concordava que nosso Universo era muito organizado para conter de fato tais regi\u00f5es. E mesmo que as singularidades existissem, n\u00e3o haveria como observ\u00e1-las.<\/p>\n<\/div>\n

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“Houve um grande ceticismo por muito tempo”, diz Penrose.<\/p>\n<\/div>\n

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“As pessoas esperavam que houvesse um ricochete: que um objeto colapsaria e giraria em volta de uma maneira complicada, e voltaria sibilante para fora de novo.”<\/p>\n<\/div>\n

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\"Roger<\/div>\n

CR\u00c9DITO,<\/span>GETTY IMAGES <\/span>Legenda da foto, Roger Penrose recebeu o Pr\u00eamio Nobel de F\u00edsica por seu trabalho sobre singularidades<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/figure>\n<\/div>\n

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No fim da d\u00e9cada de 1950, as observa\u00e7\u00f5es do ent\u00e3o emergente campo da radioastronomia abalaram esse entendimento. Radioastr\u00f4nomos detectaram novos objetos c\u00f3smicos que pareciam ser muito brilhantes, muito distantes e muito pequenos.<\/p>\n<\/div>\n

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Conhecidos inicialmente como “objetos quase estelares” \u2014 mais tarde abreviados para “quasares” \u2014, esses objetos pareciam apresentar muita energia em um espa\u00e7o muito pequeno.<\/p>\n<\/div>\n

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Embora parecesse imposs\u00edvel, cada nova observa\u00e7\u00e3o apontava em dire\u00e7\u00e3o \u00e0 ideia de que os quasares eram gal\u00e1xias antigas em processo de colapsar em singularidades.<\/p>\n<\/div>\n

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Os cientistas foram obrigados a se perguntar se as singularidades n\u00e3o eram ent\u00e3o t\u00e3o improv\u00e1veis \u200b\u200bquanto todos pensavam. Esta previs\u00e3o da relatividade era mais do que apenas uma elucubra\u00e7\u00e3o matem\u00e1tica?<\/p>\n<\/div>\n

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Abordagem diferente<\/h2>\n<\/div>\n
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Em Austin, Princeton e Moscou, em Cambridge e Oxford, na \u00c1frica do Sul, na Nova Zel\u00e2ndia, na \u00cdndia e em outros lugares, cosmologistas, astr\u00f4nomos e matem\u00e1ticos se debru\u00e7aram para encontrar uma teoria definitiva que pudesse explicar a natureza dos quasares.<\/p>\n<\/div>\n

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A maioria dos cientistas abordou o desafio tentando identificar circunst\u00e2ncias altamente espec\u00edficas nas quais uma singularidade poderia se formar.<\/p>\n<\/div>\n

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Penrose, ent\u00e3o professor da Universidade de Birkbeck, em Londres, adotou uma abordagem diferente. Seu instinto natural sempre foi o de buscar solu\u00e7\u00f5es gerais, princ\u00edpios b\u00e1sicos e estruturas matem\u00e1ticas essenciais.<\/p>\n<\/div>\n

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Ele passou longas horas em Birkbeck, trabalhando em um grande quadro-negro coberto de diagramas repletos de curvas que ele pr\u00f3prio desenvolveu.<\/p>\n<\/div>\n

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Em 1963, uma equipe de te\u00f3ricos russos liderados por Isaac Khalatnikov publicou um artigo aclamado que confirmou o que a maioria dos cientistas ainda acreditava \u2014 as singularidades n\u00e3o faziam parte de nosso Universo f\u00edsico.<\/p>\n<\/div>\n

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No Universo, disseram eles, os colapsos de nuvens de poeira ou estrelas se expandiriam novamente muito antes de atingir o ponto de singularidade. Tinha de haver alguma outra explica\u00e7\u00e3o para os quasares.<\/p>\n<\/div>\n

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Penrose seguia c\u00e9tico.<\/p>\n<\/div>\n

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\"A<\/div>\n

CR\u00c9DITO,<\/span>REUTERS <\/span>Legenda da foto, The singularity at the heart of a black hole produces heat so intense that extremely bright radiation is blasted out<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/figure>\n<\/div>\n

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“Tive a forte sensa\u00e7\u00e3o de que, com os m\u00e9todos que eles estavam usando, era improv\u00e1vel que pudessem chegar a uma conclus\u00e3o s\u00f3lida sobre isso”, diz ele.<\/p>\n<\/div>\n

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“Me parecia que o problema precisava ser visto de maneira mais abrangente do que eles estavam fazendo, que tinha um foco um tanto limitado.”<\/p>\n<\/div>\n

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Sil\u00eancio revelador<\/h2>\n<\/div>\n
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Embora rejeitasse seus argumentos, ele ainda n\u00e3o tinha conseguido desenvolver uma solu\u00e7\u00e3o geral para o problema da singularidade. At\u00e9 a visita de Robinson.<\/p>\n<\/div>\n

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Embora Robinson tamb\u00e9m estivesse pesquisando o problema da singularidade, a dupla n\u00e3o discutiu o tema durante aquela conversa no outono de 1964 em Londres.<\/p>\n<\/div>\n

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Durante o breve sil\u00eancio daquela fat\u00eddica travessia, no entanto, Penrose percebeu que os russos estavam errados.<\/p>\n<\/div>\n

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Toda aquela energia, movimento e massa encolhendo em conjunto criaria um calor t\u00e3o intenso que emanaria radia\u00e7\u00e3o em todos os comprimentos de onda, em todas as dire\u00e7\u00f5es. Quanto menor e mais r\u00e1pido ficasse, mais brilhante seria.<\/p>\n<\/div>\n

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Ele imaginou mentalmente seus desenhos no quadro-negro e esbo\u00e7os de artigo sobre aqueles objetos distantes, procurando na sua cabe\u00e7a o ponto que os russos previram, em que essa nuvem explodiria novamente.<\/p>\n<\/div>\n

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Esse ponto n\u00e3o existia. Em sua mente, Penrose finalmente viu como o colapso continuaria sem impedimentos.<\/p>\n<\/div>\n

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Fora do centro de densifica\u00e7\u00e3o, o objeto brilharia com uma luz mais intensa do que todas as estrelas de nossa gal\u00e1xia. E nas suas profundezas, a luz se curvaria em \u00e2ngulos dram\u00e1ticos, distorcendo o espa\u00e7o-tempo at\u00e9 que todas as dire\u00e7\u00f5es convergissem umas nas outras.<\/p>\n<\/div>\n

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Chegaria a um ponto sem volta. Luz, espa\u00e7o e tempo chegariam a um ponto final. Um buraco negro.<\/p>\n<\/div>\n

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Naquele momento, Penrose sabia que uma singularidade n\u00e3o exigia nenhuma circunst\u00e2ncia especial. Em nosso Universo, as singularidades n\u00e3o eram imposs\u00edveis. Elas eram inevit\u00e1veis.<\/p>\n<\/div>\n

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\"Imagem<\/div>\n

CR\u00c9DITO,<\/span>ESO VIA EPA <\/span>Legenda da foto, Um buraco negro pode prender gal\u00e1xias inteiras em sua ‘teia’ (imagem ilustrativa)<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/figure>\n<\/div>\n

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Chegando ao outro lado da rua, ele retomou a conversa com Robinson e imediatamente se esqueceu do que estava pensando.<\/p>\n<\/div>\n

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Eles se despediram, e Penrose voltou para as nuvens de poeira de giz e as pilhas de papel em seu escrit\u00f3rio.<\/p>\n<\/div>\n

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O resto da tarde transcorreu normalmente, exceto pelo fato de que Penrose se encontrava excessivamente bem-humorado. Ele n\u00e3o conseguia entender por qu\u00ea. E come\u00e7ou a rever seu dia, analisando o que poderia estar alimentando sua euforia.<\/p>\n<\/div>\n

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Sua mente voltou para aquele momento de sil\u00eancio atravessando a rua. E tudo veio \u00e0 tona novamente. Ele havia resolvido o problema da singularidade.<\/p>\n<\/div>\n

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Ele come\u00e7ou a escrever equa\u00e7\u00f5es, testar, editar, reorganizar. O argumento ainda estava bruto, mas funcionava.<\/p>\n<\/div>\n

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Um colapso gravitacional exigia apenas algumas condi\u00e7\u00f5es de energia bastante gen\u00e9ricas e f\u00e1ceis de encontrar, para colapsar em densidade infinita. Penrose sabia que naquele momento deveria haver bilh\u00f5es de singularidades espalhadas pelo cosmos.<\/p>\n<\/div>\n

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Moldando o universo<\/h2>\n<\/div>\n
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Foi uma ideia que mudaria nossa compreens\u00e3o do Universo e moldaria o que agora sabemos sobre ele.<\/p>\n<\/div>\n

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Em dois meses, Penrose come\u00e7ou a dar palestras sobre o teorema. Em meados de dezembro, ele submeteu um artigo \u00e0 revista acad\u00eamica Physical Review Letters, que foi publicado em 18 de janeiro de 1965 \u2014 apenas quatro meses depois de atravessar a rua com Ivor Robinson.<\/p>\n<\/div>\n

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A repercuss\u00e3o n\u00e3o foi exatamente a que ele esperava. O Teorema da Singularidade de Penrose foi debatido. Refutado. Contestado.<\/p>\n<\/div>\n

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O debate atingiu seu \u00e1pice durante o Congresso Internacional sobre Relatividade Geral e Gravidade, em Londres, no fim daquele ano.<\/p>\n<\/div>\n

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“N\u00e3o foi muito amig\u00e1vel. Os russos ficaram muito irritados, e as pessoas relutaram em admitir que estavam enganadas”, diz Penrose.<\/p>\n<\/div>\n

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A confer\u00eancia terminou com o debate em aberto.<\/p>\n<\/div>\n

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Mas pouco tempo depois, descobriu-se que o artigo russo tinha erros de c\u00e1lculo \u2014a matem\u00e1tica era fatalmente falha, e sua tese n\u00e3o se sustentava mais.<\/p>\n<\/div>\n

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\"A<\/div>\n

CR\u00c9DITO,<\/span>PA MEDIA <\/span>Legenda da foto, Nossa pr\u00f3pria gal\u00e1xia, a Via L\u00e1ctea, tem um buraco negro supermassivo em seu centro, a cerca de 26 mil anos-luz do Sistema Solar<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/figure>\n<\/div>\n

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“Havia um erro na maneira como eles estavam fazendo”, diz Penrose.<\/p>\n<\/div>\n

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No fim de 1965, o Teorema da Singularidade de Penrose come\u00e7ou a ganhar for\u00e7a em todo o mundo. Seu singular lampejo de inspira\u00e7\u00e3o se tornou uma for\u00e7a motriz na cosmologia.<\/p>\n<\/div>\n

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Ele havia feito mais do que explicar o que era um quasar \u2014 ele revelou uma grande verdade sobre a realidade subjacente do nosso Universo.<\/p>\n<\/div>\n

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Quaisquer modelos do Universo que surgiram a partir de ent\u00e3o, tiveram que incluir singularidades, o que significa incluir a ci\u00eancia que vai al\u00e9m da relatividade.<\/p>\n<\/div>\n

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As singularidades tamb\u00e9m come\u00e7aram a se infiltrar no imagin\u00e1rio popular, em parte gra\u00e7as ao fato de terem se tornado conhecidas como “buracos negros”, termo usado publicamente pela primeira vez pela jornalista americana Ann Ewing.<\/p>\n<\/div>\n

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Stephen Hawking notoriamente usou o teorema de Penrose para derrubar teorias sobre a origem do Universo depois que os dois trabalharam juntos nas singularidades.<\/p>\n<\/div>\n

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As singularidades se tornaram centrais para todas as teorias relacionadas \u00e0 natureza, hist\u00f3ria e futuro do Universo.<\/p>\n<\/div>\n

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Experimentalistas identificaram outras singularidades \u2014 incluindo aquela no cora\u00e7\u00e3o do buraco negro supermassivo no centro de nossa pr\u00f3pria gal\u00e1xia, descoberto por Reinhard Genzel e Andrea Ghez, que dividiram o Pr\u00eamio Nobel de F\u00edsica com Penrose em 2020.<\/p>\n<\/div>\n

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\"Stephen<\/div>\n

CR\u00c9DITO,<\/span>JOHN CAIRNS\/UNIVERSITY OF OXFORD <\/span>Legenda da foto, Stephen Hawking e Roger Penrose trabalharam juntos para criar teorias sobre singularidades durante os anos 1970<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/figure>\n<\/div>\n

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O pr\u00f3prio Penrose desenvolveu uma alternativa para a Teoria do Big Bang, conhecida como Cosmologia C\u00edclica Conforme, cuja evid\u00eancia poderia vir dos sinais remanescentes de antigos buracos negros.<\/p>\n<\/div>\n

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Em 2013, a engenheira e cientista da computa\u00e7\u00e3o Katie Bouman liderou uma equipe de pesquisadores que desenvolveu um algoritmo na tentativa de permitir que buracos negros fossem fotografados.<\/p>\n<\/div>\n

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Em abril de 2019, o telesc\u00f3pio Event Horizons usou esse algoritmo para capturar as primeiras imagens de um buraco negro, fornecendo uma dram\u00e1tica confirma\u00e7\u00e3o visual das outrora controversas teorias de Einstein e Penrose.<\/p>\n<\/div>\n

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Embora Penrose, agora com 89 anos, esteja satisfeito por ter recebido a mais alta honraria da f\u00edsica, o Pr\u00eamio Nobel, h\u00e1 outra coisa que n\u00e3o sai da sua cabe\u00e7a.<\/p>\n<\/div>\n

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“\u00c9 uma sensa\u00e7\u00e3o esquisita. S\u00f3 estou tentando me acostumar. Fico muito lisonjeado, \u00e9 uma grande honra e agrade\u00e7o muito”, ele me disse algumas horas ap\u00f3s receber a not\u00edcia.<\/p>\n<\/div>\n

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“Mas, por outro lado, estou tentando escrever tr\u00eas artigos (cient\u00edficos) diferentes ao mesmo tempo, e isso torna mais dif\u00edcil do que era antes.”<\/p>\n<\/div>\n

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O telefone, ele explica, n\u00e3o para de tocar, com gente dando os parab\u00e9ns, e jornalistas pedindo entrevistas. E todo esse clamor acaba sendo uma distra\u00e7\u00e3o, que o impede de se concentrar em suas \u00faltimas teorias.<\/p>\n<\/div>\n

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Penrose sabe melhor do que ningu\u00e9m o poder do sil\u00eancio e os lampejos de inspira\u00e7\u00e3o que ele \u00e9 capaz de proporcionar.<\/p>\n<\/div>\n

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* Patchen Barss \u00e9 um jornalista especializado em ci\u00eancia baseado em Toronto, no Canad\u00e1, que est\u00e1 escrevendo a biografia de Roger Penrose.<\/i><\/p>\n<\/div>\n

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Leia a\u00a0<\/b>vers\u00e3o original<\/a>\u00a0desta reportagem (em ingl\u00eas) no site\u00a0<\/b>BBC Future<\/a>.<\/b><\/p>\n<\/div>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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