Uma pessoa pode falar para a outra: “que pena, a população de botos na Baía de Guanabara está diminuindo”, ou “os casos de dengue no Brasil aumentaram”. Mas, se essa pessoa for um cientista, provavelmente formulará frases um pouco diferentes: “em determinado período, a população de botos passou de 340 para 38 indivíduos”, ou “o número de casos de dengue no país triplicou de um ano para o outro”. Cientistas gostam de números. Eles querem sempre quantificar, isto é, atribuir valores numéricos às modificações que eles observam nas coisas que estudam.

Cientistas gostam de números! Contar – o número de golfinhos em uma baía, por exemplo – é uma ferramenta importante para conhecer melhor determinada realidade, interpretá-la e fazer previsões sobre ela. (foto: Lis Bittencourt)

Os números e a matemática ajudam os cientistas a verem relações entre as coisas. E mais: uma vez que se imagine a relação matemática entre duas coisas, a observação numérica pode confirmar se essa relação está certa.

Por exemplo, o número de botos que sobrevive na Baía de Guanabara pode estar relacionado ao número de indústrias que lançam resíduos tóxicos em suas águas; o número de casos de dengue pode triplicar porque o dinheiro para realizar campanhas de prevenção caiu à metade de um ano para o outro – relações que eu inventei agora para pensarmos sobre este assunto, ok?

Descrevendo matematicamente
Quando o cientista consegue escrever uma relação matemática para descrever determinada situação, ele pode também ajudar a prever acontecimentos futuros ou até mesmo elaborar uma estratégia para resolver um problema.

Os números ajudam a entender, por exemplo, como a distribuição de determinada doença na população vai mudando ao longo do tempo. (fonte: Ministério da Saúde)

Nem sempre é tão simples. Em em geral, os fenômenos estão relacionados a muitas coisas, e não apenas uma. Voltando ao exemplo dos botos, provavelmente as indústrias não são a única fonte de poluição; o esgoto domiciliar também pode ter tornado as águas sujas demais para eles. Ou, ainda, pode ser que por algum motivo a população original de botos tivesse muitos indivíduos mais velhos e poucos jovens, e quando os mais velhos morreram a população diminuiu muito.

Da mesma forma, os casos de dengue podem ter triplicado por muitos outros fatores, como o aumento das chuvas, a resistência dos mosquitos que transmitem a doença ao fumacê, e assim por diante. Colocar em números ajuda a entender essas relações complexas.

Contar e medir
Em alguns casos, como nos exemplos acima, o cientista só precisa fazer uma contagem, porque ele está apenas interessado na quantidade de alguma coisa. Outras vezes, o cientista quer medir uma grandeza: a temperatura do ar, a massa de certa criança, o volume de uma garrafa, o tempo que leva para uma reação química acontecer.

Medir é comparar algo que observamos a um padrão já estabelecido (unidade de medida). Por exemplo, descobrir a quantos quilos equivale a massa de uma pessoa. (foto: Michael Verhoef / Flickr / (a href=https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.0)CC BY-NC-ND 2.0(/a))

Nesses casos, fazer apenas uma contagem não resolve. É preciso comparar com um padrão daquela grandeza: dizer a quantos quilogramas (o padrão de massa) corresponde a massa da criança, ou a quantos segundos corresponde o tempo gasto na reação química. A esta comparação damos o nome de medir.

Uma medição é expressa por duas coisas, uma quantidade e um padrão de comparação. Os padrões são representados pelo que os cientistas chamam de unidades de medida.

Diferentes unidades para diferentes medidas
A unidade de medida de massa usada no exemplo acima foi o quilograma, que corresponde mais ou menos à massa de uma calça jeans, ou de uma caixinha de leite. De fato, os cientistas têm uma definição bem mais exata para o que é a massa de um quilograma, mas isso não vem ao caso. O que importa é que a gente pode escolher um padrão de massa e medir a massa das outras coisas do universo em comparação com a massa dessa coisa.

Como cada medição pode dar como resultado um múltiplo muito grande, ou muito pequeno, do padrão escolhido, às vezes os cientistas preferem usar outra unidade para expressar a medida. Assim, um oceanógrafo pode medir o tempo que leva para a água circular os oceanos do planeta em anos, enquanto um gastroenterologista pode estimar o tempo em que a digestão ocorre nos seres humanos em horas, e um engenheiro pode determinar o tempo que leva para o motor de uma máquina realizar um ciclo completo em segundos. São todas medidas de tempo, mas usando unidades diferentes, isto é, comparando com padrões de tempo distintos, por praticidade.

Para cada grandeza física, os cientistas criaram unidades úteis para diferentes domínios ou escalas. Nos próximos meses, veremos em mais detalhes as escalas de comprimento, temperatura, tempo e massa, compreendendo um pouco melhor como podemos quantificar o universo em que vivemos.