ALBERT EINSTEIN
FÍSICO
GERMANO-AMERICANO (1879-1955)
Albert
Einstein apresentava tantas dificuldades em seus primeiros anos de estudo, que
seus professores chegaram a pensar que ele sofresse de retardo mental. Durante
o período em que cursava a escola secundária, praticamente só demonstrava
interesse pela Matemática. Seu baixo rendimento nas demais disciplinas o
obrigou a sair da escola. Seus pais o levaram à Suiça, para estudar. Ali, ao
concluir seu curso (ao que consta, auxiliado pelas notas de um amigo), tentou
se tornar professor. Tudo o que conseguiu, porém, foi torna-se funcionário do
Escritório de Patentes da cidade de Berna, em 1901. Nesse ano ele também se
naturalizaria suíço.
Quatro
anos mais tarde, entretanto, Einstain publicou nada menos que cinco trabalhos
científicos no Anuário Alemão de Física. Um deles oferecia uma explicação do
efeito fotoelétrico. Nesse fenômeno, a luz, ao incidir sobre certos metais,
provoca emissão de elétrons. Quanto maior é a intensidade da luz, maior é a
quantidade de elétrons liberados. A energia dessas partículas, porém, não
aumenta, e esse fato permanecia sem explicação pelas teorias então disponíveis.
Einstein conseguiu elucidar esse problema aplicando a teoria quântica de
Planck. Isso abriria o caminho que mais tarde levaria ao desenvolvimento da
Física quântica.
Em
outros dos cinco trabalhos de 1905, Einstein oferecia uma explicação matemática
do movimento browniano. Essa análise também serviria, mais tarde, para permitir
os primeiros cálculos confiáveis dos tamanhos dos átomos.
Num
terceiro trabalho, abordou a velocidade da luz, que se revelara, em
experimentos, surpreendentemente constante, independendo do movimento da fonte
luminosa. Einstein admitiu que, de fato, essa velocidade independia tanto da
fonte quanto do observador. Admitiu também que a luz tinha características
quânticas. Esta concepção encerrava a velha disputa sobre a natureza da luz.
Ela também suprimiu a necessidade do conceito éter ao advogar que no universo
não existem nem movimento absoluto nem repouso absoluto, mas que movimento e
repouso são sempre relativos. Essa idéia o levaria a formulação da teoria da Relatividade
Restrita.
Essas
novas concepções mudaram radicalmente a visão de universo que se tinha desde
Newton. Um dos aspectos mais notáveis dessa mudança é que afetava as próprias
idéias de espaço e de tempo, que deixavam de ser considerados entidades
absolutas. Na teoria da Relatividade Restrita, determinou a relação
existente entre massa e energia, expressando-a na igualdade E = m . c2 (onde E
é a energia, m a massa e c a velocidade da luz ). Massa e energia passam a ser
vistas como aspectos diferentes de uma mesma coisa, e essa teoria revela-se,
portanto, mais geral que as leis de conservação da massa (de Lavoisier) e de
conservação de energia (de Helmholtz). Foi com essa teoria que se pôde explicar
de onde provinha a energia liberada pelos elementos radiativos. Ela se faz à
custa de uma diminuta perda de massa do núcleo atômico.
Apesar desses trabalhos extraordinários, Einstein, já
era então doutorado, só obteria um cargo de professor universitário quatro anos
depois. Em 1913, voltou a Alemanha para trabalhar na sociedade científica
Kaiser Guilherme, em Berlim. Trabalhou então na ampliação da teoria da
Relatividade para casos mais gerais, conseguindo por fim nela englobar a
própria teoria da gravitação de Newton. A nova teoria da Relatividade Geral, de
1916, permitia, mais do que qualquer teoria até então formulada, explicar o
maior número possível de fenômenos do universo, possibilitando inclusive prever
fenômenos ainda não observados. Um destes é o desvio que a luz sofreria por
ação da gravidade. Um eclipse solar ocorrido alguns anos depois, em 1919,
serviria para confirmar o desvio teoricamente previsto da luz de algumas
estrelas. (as medições foram feitas em Sobral, Ceará.) Tais evidências levaram
Einstein a ser indicado como concorrente ao Prêmio Nobel de Física, mas as
objeções surgidas no meio científico ainda eram tão grandes que ele receberia o
prêmio de 1921 apenas pelo trabalho sobre o efeito fotoelétrico.
Em 1930, Einstein visitou os Estados Unidos para
proferir palestras, mas preferiu ali permanecer, já que o nazismo iniciava sua
ascensão na Alemanha. Em 1940, naturalizou-se norte-americano.
Durante a II Guerra Mundial, diante da possibilidade de
que a Alemanha construísse uma bomba atômica, foi convencido a escrever uma
carta ao presidente Franklin Roosevelt explicando ser necessário criar um
programa de pesquisas para adiantar-se àquela ameaça. Seis anos depois disso,
em 1945, a primeira bomba atômica era detonada em teste num deserto dos Estados
Unidos. Com a derrota da Alemanha na guerra, a nova arma não chegou a ser
utilizada na Europa, mas foi no Japão, que ainda permanecia no conflito.
Mais tarde, Einstein passou a trabalhar para o
estabelecimento de acordos internacionais que afastassem a possibilidade de
guerras atômicas, mas seus esforços tiveram pouco resultado. O acúmulo de
artefatos bélicos nucleares continuou a crescer, e só na década de 1980 se
iniciaria o desmonte de parte desse arsenal.
BIBLIOGRAFIA
CHIQUETTO,
Marcos; VALENTIM, Bárbara; PAGLIARI, Estéfano; Aprendendo Física; Editora
Scipione; São Paulo; 1996
ANDERS CELSIUS
ASTRÔNOMO SUECO
(1701-1736)
Na família de
Anders Celsius, a ciência não era assunto estranho. Seu pai e seu avô eram
matemáticos e um tio, botânico.
O principal
interesse de Celsius era a Astronomia. Tornou-se professor dessa ciência em 1730
e, dez anos depois, foi encarregado de dirigir um observatório recém
construído. Foi o primeiro a estabelecer uma escala em que utilizava como
pontos de referência a solidificação e a ebulição da água. De inicio atribuiu
valor zero para a ebulição e 100 para o congelamento. Um ano mais tarde,
inverteria esses valores.
Por sua
simplicidade, tal escala viria a se tornar praticamente universal. Durante
muito tempo, foi chamada de escala centrígada, mas em 1948, por convenção
internacional, decidiu-se mudar seu nome para escala Celsius.
BIBLIOGRAFIA
CHIQUETTO,
Marcos; VALENTIM, Bárbara; PAGLIARI, Estéfano; Aprendendo Física; Editora
Scipione; São Paulo; 1996
CHARLES
FÍSICO FRANCÊS
(1746-1823)
A descoberta
mais famosa de Jacques Alexandre César Charles é do tipo que revela serem os
fenômenos do universo regidos por menor número de leis do que inicialmente se
supõe. Ele descobriu que todas as substancias em estado gasoso obedecem a um
mesmo princípio: Cada vez que sua temperatura é aumentada em
1º C, todas elas sofrem um aumento de
volume equivalente a 1/273 de seu volume
a 0ºC. Isso levou Charles a concluir que, à temperatura
de -273ºC, o volume de qualquer gás se
anularia. (De fato essa é a temperatura mais
baixa que um corpo pode atingir. Mais
tarde, ela seria denominada zero absoluto pelo inglês
Kelvin). Como tantas vezes já ocorreu(
e ocorrerá) ao longo da história, o achado de Charles
era uma descoberta de
algo já esquecido. O francês
Guilaume Amontos já havia percebido essa propriedade no final do
século XVII. Charles, por sua vez, não publicou seus
resultados e, em 1802 , Gay-Lussac , trabalhando
independentemente, divulgaria a mesma conclusão. Assim, a lei
física que afirma que o volume de um gás é diretamente proporcional
à temperatura absoluta, quando, a
pressão é mantida constante, é
conhecida tanto por lei de Gay-Lussac quanto por lei de Charles. Antes desse trabalho, Charles foi o
primeiro a ter idéia de usar hidrogênio para encher balões aerostáticos (Até
então, utilizara-se apenas ar quente.) Em 1873, pôs essa idéia em pratica e
efetuou vôos, chegando a atingir mais de 1600 metros de altura.
BIBLIOGRAFIA
CHIQUETTO,
Marcos; VALENTIM, Bárbara; PAGLIARI, Estéfano; Aprendendo Física; Editora
Scipione; São Paulo; 1996
DANIEL FAHRENHEIT
FÍSICO POLONÊS
(1686-1736)
Nascido na cidade de Danzig (que era alemã, mas
atualmente fica na Polônia e se chama Gdansk), Gabriel Daniel Fahrenheit ainda
jovem, mudou-se para a Holanda, onde se tornou fabricante de instrumentos
meteorológicos.
Fahrenheit criou, em 1714, o primeiro termômetro de
mercúrio. Até então, utilizava-se o álcool que, por ter ponto de ebulição
bastante alto, não permitia medir temperaturas muito altas. Utilizando-se uma
mistura de álcool e água, superava-se em parte esse problema, mas a dilatação
desse material não era muito uniforme, impedindo que a escala pudesse conter
subdivisões muito pequenas. O mercúrio evitava todos esses problemas.
Mais de uma década antes, Newton havia surgerido que se
utilizassem duas temperaturas de referência para a construção de uma escala
termométrica: a do corpo humano e a da solidificação da água. Propôs ainda que
o intervalo da escala situado entre esses dois pontos fosse subdividido em doze
unidades.
A parti dessa idéia, Fahrenheit acrescentou sal à água,
para obter um ponto de solidificação mais baixo, ao qual atribuiu o valor zero.
A seguir, deu à temperatura do organismo o valor 96. Depois, preferio adaptar
esses dois pontos ligeiramente, de modo a obter o valor exato 32 para a solidificação
da água pura. ( A escala resultante, que tem o nome de seu inventor, pareceu
bastante conveniente a seus contemporâneos, a ponto de ser hoje utilizada, no
dia-a-dia, em países de língua inglesa.)
As pesquisas de Fahrenheit com termômetros lhe permitiram
confirmar que cada líquido apresentava um ponto de ebulição fixo. Também
constatou que o ponto de ebulição variava com a pressão.
Em 1724, Fahrenheit foi eleito, pelo sucesso de seus
trabalhos, membro da Royal Society.
BIBLIOGRAFIA
CHIQUETTO,
Marcos; VALENTIM, Bárbara; PAGLIARI, Estéfano; Aprendendo Física; Editora
Scipione; São Paulo; 1996
EVANGELISTA TORRICELLI
FÍSICO ITALIANO
(1608-1647)
Tendo estudado Matemática em Roma, Evangelista Torricelli
se interessou pela Mecânica lendo as obras de Galileu. Escreveu então um livro
sobre esse assunto. Um exemplar chegaria às mãos do próprio Galileu, que
trabalhava, na época, como matemático da corte de Florença. Ele ficou tão
impressiondo com o Conteúdo do novo livro que convidou Torricelli a visitá-lo.
Ele se tornaria não apenas secretário de Galileu, como também o sucederia, no
cargo de matemático.
Em seus últimos meses de vida, Galileu expôs a Torricelli
um problema de Física que permanecia sem explicação, incentivandoo a
elucidá-lo.
Já se sabia, na época, utilizar uma bomba hidráulica para
elevar água de um poço. Essa bomba era composta basicamente de um cilindro no
interior do qual se movia um pistão. À medida que o pistão se deslocava, o
espaço por ele deixado era preenchido pela água, sugada do poço por meio de um
tubo. A explicação dada para esse fenômeno era que a água preenchia o espaço vazio
deixado pelo pistão porque "a natureza tem horror ao vácuo". Embora
convincente, isso não explicava o fato de que a água só podia ser elevada até
10,3 metros acima de seu nível original; por mais que se fizesse esforço, não
se conseguia obter uma coluna de água com altura maior.
Torricelli refletiu sobre o problema e chegou a uma
explicação inédita: para ele, a água, por si só, não era capaz de se elevar e
preencher o espaço deixado pelo pistão no interior da bomba; ela o fazia
simplesmente porque era empurrada pelo peso do ar. Quando a coluna de líquido
atingia 10,3 metros de altura, seu peso passava a contrabalançar o do ar e o
movimento se detinha.
Foi para testar essa explicação teórica que Torricelli
realizou, em 1643, sua mais famosa experiência: preencheu com mercúrio um tubo
de vidro, fechou-o com o polegar, inverteu-o e mergulhou sua extremidade num
recipiente com mais mercúrio. Ao retirar o polegar, o nível interno do tubo
começou a baixar, sem que o ar estivesse alí penetrando, até se deter a uma
determinada altura. Portanto, acima desse nível do mercúrio só poderia haver
vácuo. O líquido só não descia ainda mais porque o peso do ar externo o
detinha.
Observando essa aparelhagem, Torricelli também constatou
pequenas flutuações na altura do mercúrio com o passar do tempo. Ocorreu-Ihe
que isso se devia a variações no peso do ar (ou, mais exatamente, pressão por
ele exercida). Assim, esse aparelho funcionava também como um barômetro.
Se a atmosfera tinha peso, devia ter uma altura e não ser
infìnita, como se acreditava até então. A confirmação experimental dessa
conclusão seria realizada por Pascal, alguns anos depois.
BIBLIOGRAFIA
CHIQUETTO,
Marcos; VALENTIM, Bárbara; PAGLIARI, Estéfano; Aprendendo Física; Editora
Scipione; São Paulo; 1996
FOUCAULT
FÍSICO FRANCÊS
(1819-1868)
O médico Jean Bernard Léon Foucault cedo abandonou sua
profissão, devido à sua profunda aversão pelo sangue. Ao se tornar amigo de
Armand Fizeau, que se dedicava à Física, passou a se interessar por essa área
do conhecimento, dedicando-se a ela pelo resto da vida.
Fizeau havia conseguido medir a velocïdade da luz,
obtendo um valor apenas 5% maior que o atualmente conhecido. Seu processo
consistia em fazer a luz passar entre as fendas de um disco dentado que girava
velozmente. Um espelho situado a 8 km de distância refletia esses pulsos de luz
de volta ao disco. Adequando a velocidade desse disco, conseguia-se fazer a luz
refletida penetrar pela fenda seguinte áquela por onde saíra. Considerando o
tempo de deslocamento de duas fendas e a distância total percorrida pela luz,
pôde-se determinar a velocidade desta.
Foucault aperfeiçoaria o processo de medição, obtendo um
resultado ainda mais exato. Em outras experiências, demonstrou que a luz é
menos veloz na água do que no ar. Tal resultado dava apoio à teoria ondulatória
da luz, que predizia esse comportamento. (A contenda sobre a natureza da luz,
porém, não se encerraria ainda no século XIX...)
Um dos experimentos mais famosos de Foucault, no entanto,
é admirável até hoje por sua simplicidade: ele demonstrou experimentalmente que
a Terra gira! Evidentemente, isso já não era posto em dúvida desde Galileu, mas
tal movimento havia sido apenas deduzido, não demonstrado. Sabia-se, na época,
que um pêndulo tende sempre a se deslocar ao longo de um mesmo plano, ainda que
giremos ou desloquemos seu ponto de apoio. Foucault imaginou então construir um
enorme pêndulo pendurando uma bola de ferro de grande massa num fio bastante
longo (para que o movimento periódico prosseguisse por muitas horas). Na parte
inferior da bola haveria uma ponta que desenharia um pequeno traço sobre uma
camada de areia colocada no piso. A medida que a Terra fosse girando embaixo do
pêndulo, a orientação desses sulcos iria se alterando (pois o plano que os contém
permanece fixo). Os cálculos teóricos prediziam qual seria exatamente o desenho
resultante.
Nas duas primeiras tentativas, os resultados não foram
muito conclusivos, devido à pouca altura dos pêndulos e a interferências. Ao
fim da terceira, porém, realizada no interior de uma igreja alta de Paris, o
resultado não deixava margem a díscussões: a Terra girava, de fato, ao redor de
si mesma. Os sulcos resultantes eram exatamente os previstos pelos cálculos.
Isso finalmente confirmava a opinião de Heráclides, de 2000 anos antes, na
Grécia, e que só seria retomada por Copérnico no início do século XVI.
BIBLIOGRAFIA
CHIQUETTO,
Marcos; VALENTIM, Bárbara; PAGLIARI, Estéfano; Aprendendo Física; Editora
Scipione; São Paulo; 1996
GALILEU GALILEI
ASTRÔNOMO E FÍSICO
ITALIANO (1564-1662)
Galileu Galilei acompanhou, por acaso, quando ainda
cursava Medicina na Universidade de Pisa (curso que cursava atendendo um pedido
do pai), uma palestra sobre Geometria. Ficou tão interessado que começou a ler
os livros de Arquimedes sobre esse assunto e até convenceu o pai a deixá-lo a
trocar de carreira. Mas tarde, nas experiências científicas que realizaria,
ficaria visível seu empenho em traduzir os fenômenos físicos em termos
quantitativos (ou seja, em medidas) e em descobrir as relações matemáticas que
os descrevessem de maneira mais simples.
Ainda estudante, com 17 anos, ele constatou, ao observar
um lustre oscilando na catedral, que os períodos de oscilação eram constantes,
não dependendo da amplitude do movimento. Para confirmar sua descoberta,
construiu dois pêndulos iguais e os pôs em movimento, com amplitudes
diferentes. Ambos se moveram com o mesmo período, demonstrando que sua
observação era correta e válida para qualquer pêndulo. ( É interessante saber
que, desprovido de relógios adequados para efetuar as medições, Galileu
recorreu a suas próprias pulsações cardíacas. Só após sua morte é que o
holandês Christiaan Huygens criaria um relógio suficientemente preciso,
baseado, aliás, nas propriedades do pêndulo detectadas por Galileu ).
Na época, aceitava-se a idéia de Aristóteles de que a
velocidade de queda de um corpo era proporcional ao seu peso: corpos mais
pesados cairiam rapidamente que os mais leves. Galileu demonstrou que os
objetos leves eram apenas retardados pela resistência do ar; na queda de
diferentes objetos pesados e compactados, não havia diferença de velocidade.
Isso fez o supor que, no vácuo, todos os corpos, não importando seu peso ou
força, cairiam com velocidades iguais. ( Isto só pode ser demonstrado
experimentalmente bem mais tarde, pelo inglês Robert Boyle, quando já se
conseguia produzir um vácuo mais perfeito ). Diz - se que Galileu subia na
torre inclinada de Pisa para demostrar esse fenômeno, fazendo cair duas bolas de
canhão, mas ele não deixou qualquer descrição dessa experiência. O que existe,
isto sim, é o registro dos experimentos com o plano inclinado ( ele fazia rolar
objetos por um plano inclinado), que lhe permitiram demostrar, com medições
mais precisas, a igualdade dos tempos de queda. Esse artifício também lhe
permitiu concluir que a velocidade de queda aumenta constantemente (ou seja,
que a queda é um movimento uniformemente variado).
Das idéias deixadas por Galileu, provavelmente a mais
famosa foi seu conceito de inércia. Segundo ele, a inércia seria a tendência
dos corpos a se manterem em repouso ou em movimento retilíneo e uniforme, razão
pelo qual um objeto situado na superfície terrestre não é deixado para trás
enquanto o planeta se move e pela qual a trajetória de um corpo (por exemplo,
uma seta disparada de um arco) não parece ser afetada pelo movimento terrestre.
As diversas descobertas de Galileu formaram uma base para
a ciência da Mecânica, frutificaram plenamente nos trabalhos de Newton, no
século seguinte. Essa progressão de idéias ajudou a estabelecer em ciência um
tipo de visão chamado "mecanicista": Todos os fenômenos poderiam ser
analisados em termos mais simples, como se fossem compostos de alavancas,
roldanas, engrenagens e forças mensuráveis a impulsioná-los. (Tal visão
permaneceria imbatível até o início do século XX.)
Galileu é, porém, até hoje amplamente lembrado pela
maneira como escapou de ser condenado à fogueira. Suas descobertas vinham
levando-o a discordar cada mais das idéias de Aristóteles, então amplamente
aceitas, de que o mundo celeste era perfeito e imutável. Além disso seu
frequente posicionamento contrário as idéias convencionais, bem como o hábito
de ironizar seus opositores, fez com que contraísse grande número de inimizades,
até que foi obrigado a se mudar para Pádua. (Esta cidade pertencia então a
outra nação: A República de Veneza. Pisa ficava no reino de Toscana. A Itália,
tal qual conhecemos hoje, só seria formada no século XIX.
Foi em Pádua que Galileu construiu seus telescópios, com
base em informações sobre instrumentos semelhantes inventados na Holanda, mas
que eram utilizados como microscópios. Ao utiliza-los para observar o céu,
Galileu faria constatações irreversíveis sobre a própria ordem do universo: a
Lua mostrava ter a superfície rugosa, com montanhas e crateras, o que
contrariava a perfeição que se atribuía aos corpos celestes; o Sol apresentava
manchas e girava, conforme o deslocamento dessas manchas permitia ver; a Via
Lactéa, até então vista apenas como uma região mais luminosa no céu, revelava
conter milhares de estrelas; Vênus tinha fases variáveis, como a Lua; quanto a
Júpiter, apresentava quatros outros corpos que giravam ao seu redor (e não em
torno da Terra!). Era a prova de que o Universo não estava organizado conforme
a versão da Igreja. Ao que se via, ele podia até mesmo ser infinito.
Essas descobertas foram divulgadas numa publicação
periódica chamada Sidereus nuntius [O mensageiro das estrelas],
alcançando estudiosos em diversas partes da Europa. Galileu também prosseguiu
com a fabricação de telescópios, remetendo-os a diversos países (um deles seria
adquirido por Kepler, que vivia então em Praga.)
BIBLIOGRAFIA
CHIQUETTO,
Marcos; VALENTIM, Bárbara; PAGLIARI, Estéfano; Aprendendo Física; Editora
Scipione; São Paulo; 1996
GUERICKE
FÍSICO ALEMÃO (1602
- 1686)
Otto von Guericke estudou Matemática e Direito na
Universidade de Leiden antes de trabalhar como engenheiro na Alemanha. Aos 25
anos, retornou a Magdeburgo, sua cidade natal, que quatro anos mais tarde seria
destruída na Guerra dos Trinta Anos. Conseguiu fugir com a família, mas
perderam todos os seus bens.
Fez parte então do exército sueco durante algum tempo,
até poder voltar a Magdeburgo, que ajudou a reconstruir, trabalhando como
engenheiro. Em 1 646, tornou-se prefeito da cidade, ocupando esse cargo por 35
anos.
Guericke foi um defensor da idéia de que o vácuo existia.
,A idéia mais aceita na época era ainda a de Aristóteles, segundo a qual a
natureza teria "horror ao vácuo", preenchendo imediatamente, a todo
custo, qualquer espaço que fosse deixado sem matéria. Guericke acreditava que
as evidências valiam mais que a argumentação teórica e conseguiu criar um
experimento para provar sua crença. Em 1 650, construiu, com grandes despesas,
uma bomba de ar. Esse aparelho, impulsionado por força muscular, consistia
basicamente num cilindro dentro do qual corria um êmbolo. Ao ser puxado, o
êmbolo rarefazia o ar no interior do cilindro. Não era um vácuo perfeito, mas
era o suficiente para que Guericke demonstrasse que nele uma vela não queimava,
pequenos animais não sobreviviam e o som de um sino, quando ali produzido, nao
podia ser ouvido no exterior.
Em outra experiência, mostrou que, devido à pressão do ar
externo, o êmbolo era empurrado de volta para o interior do cilindro e nem
mesmo o esforço de 50 homens era o suficiente para vencer essa tendência.
Sua experiência mais famosa, porém, foi feita em 1654.
Guericke construiu dois hemisférios metálicos que se encaixavam perfeitamente.
Ao remover o ar do interior da esfera assim formada, os hemisférios se
mantinham unidos, não sendo possível separá-los nem com o esforço de diversos
cavalos. (Foi graças aos estudos de Torricelli, com os quais teve contato, que
Guericke conseguiu relacionar todos esses fenômenos com a pressão exercida pela
atmosfera.)
Criou também uma máquina eletrostática, constituída por
uma esfera revestida de enxofre que podia ser girada por uma manivela. Esse
movimento fazia a esfera acumular eletricidade estática, que podia ser
descarregada na forma de faíscas. O que o levou a criar esse aparelho foram as
pesquisas de Gilbert, feitas em 1 672, sobre a eletrização por atrito. Numa
carta ao matemático alemão Leibniz, Guericke descreveu os resultados que
obteve.
BIBLIOGRAFIA
CHIQUETTO,
Marcos; VALENTIM, Bárbara; PAGLIARI, Estéfano; Aprendendo Física; Editora
Scipione; São Paulo; 1996
ISAAC NEWTON
CIENTISTA E
MATEMÁTICO INGLÊS (1642-1727)
Antes da adolescência,
ISAAC NEWTON não conseguia destaque nos estudos, porém adorava ficar inventando
e construindo pequenos objetos, desde pipas até relógios solares e de água.
Na Universidade de Cambridge
existia um funcionário que era tio de Newton que percebendo suas tendências
conseguiu levá-lo para estudar nessa Universidade. Newton não foi considerado
excepcionalmente brilhante, durante os anos em que lá permaneceu, mas mesmo
assim desenvolveu um recurso matemático que ainda leva seu nome: O binômio
de Newton.
Uma epidemia de peste
assolava Londres, na época em que Newton se formou, o que fez retirar-se para a
fazenda da mãe. Foi ali que observou aquilo que o tornaria famoso: via uma maçã
cair de uma árvore. Esse fenômeno corriqueiro o levou a pensar que haveria uma
força puxando a fruta para a Terra e que essa mesma força poderia também estar
puxando a Lua, impedido-a de escapar de sua órbita espaço afora.
Essa teria sido a primeira
vez em que se cogitava que uma mesma lei física (a atração dos corpos) pudesse
se aplicar tanto a objeto terrestres quanto a corpos celestes. Até então,
seguindo o raciocínio de Aristóteles, achava-se que esses dois mundos - Terra e
céu - tivessem naturezas completamente diferentes, sendo cada qual regido por
um conjunto específico de leis.
As experiências de Newton
com a luz também possibilitaram descobertas surpreendentes. A mais famosa delas
foi a de que a luz, ao sofrer refração num prisma de vidro, revelava ser composta
de luzes diferentes de cores, e que essas cores podiam ser reagrupadas com o
auxílio de outro prisma, reconstituindo a luz branca original. O fenômeno da
refração luminosa, de fato, limitava a eficiência telescópio da época -, pois
as lentes também causam alguma decomposição luminosa (isto levou Newton a criar
o primeiro telescópio refletor, o que eliminava esse problema). E um telescópio
refletor, a luz é concentrada por reflexão num espelho parabólico, e não por
refração numa lente.
Já conhecido pelas suas
experiências ópticas, Newton retornou Cambridge , Onde se tornaria professor
catedrático de Matemática ( um posto de alto nível ) , com apenas 27 anos. Mais
tarde, foi eleito membro da Royal Sociaty. Nesta sociedade de estudos
científicos, passou a enfrentar a freqüente inimizade de Robert Hooke . Esse
relacionamento belicoso era agravado pela extrema suscetibilidade de Newton às
críticas. A maior contenda entre os dois (dentre as muitas ocorridas ao longo
dos anos ) dizia respeito à natureza da luz : Newton acreditava ser ela
composto por partículas ; Já para hooke, a luz era feita de ondas tal como o
som. Essa disputa prosseguiria até muito depois da morte de ambos - na verdade,
ela chegaria até o início do Século xx.
Em 1687, Newton publicou
sua mais importante obra, Philosophiae naturalis principia mathematica [
Princípios matemático da filosofia natural - ' filosofia natural ' era a
designação da ciência na época ]. Nessa obra, ele inclui todos os seus
conhecimentos científicos. Ali custam, suas famosas três leis do movimento, que
lhe permitiram formular matematicamente o valor da força de atração entre dois
corpos quaisquer, em qualquer parte do planeta.
Se Copérnico costuma ser
visto como o iniciador de um período de progresso intelectual chamado de
Revolução Científica, Newton pode ser considerado o ápice dessa ascensão. Suas
conclusões explicavam maior números de fenômenos com o menor número possível de
elementos.
Certa vez, o astrônomo
Edmund Halley (o descobridor do cometa que leva seu nome) perguntou a Newton
como conseguia realizar tantas descobertas notáveis. Ele respondeu que as
atribuía mais a um esforço contínuo do pensamento do que à inspiração ou à
percepção súbita. Esse esforço mental, porém, devia deixá-lo tão consumido que,
aos 50 anos de idade, precisou interromper sua produção por dois anos, devido a
um esgotamento nervoso. Diz-se que uma vela teria caído sobre um calhamaço de
cálculos desenvolvidos por vários anos. Isso não o impediu, porém, de retomar
seu trabalho, nem de se tornar membro do Parlamento Inglês ou ser diretor da
Casa da Moeda.
Em 1703, foi eleito
presidente da Royal Society (quando Hooke já estava morto), cargo para o
qual foi reeleito anualmente, enquanto viveu. Em 1704, publicou Optricks,
livro que versa sobre suas descobertas no campo da Óptica.
Curiosamente, Newton ficou
grisalho com apenas 30 anos, mas se manteve em atividade mental por toda a
vida. Aos 80 anos, orgulhava-se de enxergar e ouvir bem e de ainda possuir
todos os dentes!
Tentando avaliar sua carreira
científica, ele disse certa vez: "Tenho a impressão de ter sido uma
criança brincando à beira-mar, divertindo-me em descobrir uma pedrinha mais
lisa ou uma concha mais bonita que as outras, enquanto que o imenso oceano da
verdade continua misterioso diante de meus olhos".
BIBLIOGRAFIA
CHIQUETTO,
Marcos; VALENTIM, Bárbara; PAGLIARI, Estéfano; Aprendendo Física; Editora
Scipione; São Paulo; 1996
JAMES PRESCOTT JOULE
FÍSICO INGLÊS
(1818-1889)
James
Prescott Joule apreciava as pesquisas, já na adolescência, principalmente
aquelas que envolviam números e medidas. Quando seu pai adoeceu, a necessidade
de cuidar da fábrica de cerveja da família praticamente impediu que se
dedicasse àquela atividade. Com pouco mais de 20 anos, porém, ele determinaria
a relação matemática que permite calcular o calor produzido por uma corrente
elétrica.
A
produção de calor foi, de fato, um de seus temas favoritos, ele a estudou em
grande variedade de sistemas. Mais especificamente, calculava as quantidades de
trabalho que entravam e saíam do sistema, acabando por concluir que havia uma
relação entre essas duas grandezas. Isso lhe permitiu determinar, em 1843, a
quantidade de trabalho necessária para produzir uma caloria de calor. (essa
relação, que é conhecida por equivalente mecânico de calor, já fora
identificada anteriormente, embora com menor precisão, por Rumford e por Mayer,
mas já havia caído no esquecimento.)
Em
1847, Joule publicou suas conclusões, mas elas foram recebidas com indiferenças
pelo meio científico, em parte porque ele não era um professor nem estava
ligado a qualquer grupo de pesquisadores. Apesar disso, ele tentou, sem
sucesso, divulgá-las em periódicos científicos, sociedades de ciência,
conferências públicas e até em jornais comuns.
Alguns
meses depois, ao insistir, mais uma vez, num encontro científico, teve a
surpresa de descobrir, entre os ouvintes, um rapaz bem mais jovem, que se
mostrou entusiasmado por seu trabalho. Seu nome era William Thomson. Mais
tarde, ficaria conhecido como Lord Kelvin. Dois anos depois, quando outros
pesquisadores já lhe davam razão, Joule conseguiria apresentar seus trabalhos
na importante Royal Society, que antes o havia rejeitado.
A
descoberta do equivalente mecânico do calor abriu caminho para que,
posteriormente, se demonstrasse, de forma mais geral, que a energia mecânica de
um sistema se conserva, embora possa mudar de forma.
Nos
anos seguintes, Joule também faria descobertas relacionada com o magnetismo e,
em colaboração com Kelvin, com o estudo dos gases. Em 1850, foi eleito membro
da Royal Society.
Embora
sempre tivesse podido contar com a prosperidade familiar, sofreu problemas
financeiros no final da vida, mas recebeu uma pensão do governo britânico aos
60 anos de idade. (devemos lembrar que naquele tempo não existia
aposentadoria.)
Segundo
seus biógrafos, Joule foi uma pessoa sem grandes ambições materiais. No final
da vida, amargurou-se por perceber que suas contribuições à ciências estavam
sendo aplicadas na guerra.
BIBLIOGRAFIA
CHIQUETTO,
Marcos; VALENTIM, Bárbara; PAGLIARI, Estéfano; Aprendendo Física; Editora
Scipione; São Paulo; 1996
JAMES WATT
ENGENHEIRO ESCOCÊS
(1736-1819)
Devido a seus constantes problemas de saúde, James Watt
não pôde freqüentar a escola e precisou ser alfabetizado em casa, pela mãe.
Ainda muito jovem, deixou a Escócìa, onde nasceu, e foi para a Inglaterra
aprender a trabalhar com ferramentas e com equipamentos mecânicos. Talvez não
Ihe restassem muitas outras alternativas, pois a mãe havia morrido há poucos
anos e as condições financeiras da família vinham piorando progressivamente.
Após um ano de aprendizado em Londres, retornou a seu
país e tornou-se funcionário da Universidade de Glasgow. Ali teve seus,
primeiros contatos com a utilização do calor para a produção de trabalho.
Na época, os ingleses Savery e Newcomen já haviam criado
maquinas a vapor, mas, devido a sua baixa eficiência, só se conseguia
utilizá-las para fazer bombeamento de água, e não para impulsionar equipamentos
pesados. Foi muito oportuno, então, que em 1764 uma dessas máquinas, avariada,
chegasse às mãos de Watt para conserto. Ele não somente a deixou em perfeitas
condições, mas pôde detectar o principal inconveniente em seu projeto.
Na máquina de Newcomen, aquecia-se o vapor num
compartimento fechado, que a seguir era resfriado com água, o que fazia a
pressão do vapor diminuir consideravelmente. Essa baixa pressão (que funcionava
como um vácuo imperfeito; servia para sugar a água, através de uma tubulação.
Para reiniciar o processo, o mesmo compartimento precisava ser outra vez
aquecido e resfriado, sucessivamente.
Watt teve então a idéia de separar essas duas fases do
processo em dois compartimentos distintos: um cilindro para o aquecimento e um
condensador para o resfriamento. Isso permitia que a máquina funcionasse de
forma mais contínua.
Alguns anos depois, Watt acrescentou novas melhorias à
sua máquina, conseguindo utilizar o movimento de vaivém do pistão para fazer
girar uma roda. Esse movimento giratório poderia então ser facilmente empregado
para realizar diversas atividades mecânicas, como bater martelos e soprar foles
na indústria siderúrgica ou movimentar máquinas têxteis.
No final do século XVIII, a máquina de Watt já era tão
conhecida na Inglaterra que a de Newcomen caíra praticamente no esquecimento.
Utilizar a nova invenção significava poder instalar uma fonte de energia
mecânica dentro das próprias fábricas. Isso teve um impacto gigantesco na
organização do trabalho, pois se tornava mais rentável trazer os operários para
a fábrica do que distribuir o trabalho entre diversos artesãos domiciliares,
como se fazia até então. O impacto mais visível, no entanto, se daria na
organização das cidades, pois agora as fábricas podiam instalar-se praticamente
em qualquer local, levando os trabalhadores a morar em suas proximidades. Tem
início, assim, a história dos bairros operários, tipicamente superpovoados,
pobres e poluídos que tanto caracterizariam as cidades industriais dos séculos
XIX e XX.
Para poder comparar a potência de suas máquinas com
outros recursos conhecidos, Watt definiu a grandeza horse power (HP) que,
traduzida em termos mais atuais, equivaleria aproximadamente a capacidade de
elevar a um metro de altura uma massa de 76 kg em um segundo. (Ele fez essa
comparação observando a capacidade com que um cavalo levantava pesos, daí o
nome horse power, que significa 'poder de cavalo'.)
Em 1800, já bastante próspero, recebeu um título de honra
da Universidade de Glasgow, mas dispensou o oferecimento de um título de
nobreza.
BIBLIOGRAFIA
CHIQUETTO,
Marcos; VALENTIM, Bárbara; PAGLIARI, Estéfano; Aprendendo Física; Editora
Scipione; São Paulo; 1996
JOHANN
KEPLER
ASTRÔNOMO
ALEMÃO (1571-1630)
Por haver passado por sérios, problemas
de saúde quando jovem, escolheram para Johann Kepler a carreira de pastor
protestante, já que não parecia fisicamente apto para tarefas mais pesadas.
Foi somente após concluir seus estudos
universitários que Kepler se ocupou da Matemática e da Astronomia,
interessando-se sobretudo pelos trabalhos de Copérnico. Com menos de 25 anos de
idade, deixou de lado a carreira religiosa e tornou-se professor de Ciências na
Universidade de Graz, na Austria.
O trabalho de Kepler como astrônomo
continha aspectos que hoje não são considerados parte da ciência, mas que não
causavam estranheza naquela época. Por exemplo, ele utilizava suas medições celestes para confeccionar horóscopos e interpretá-los oferecendo esse serviço para monarcas e
generais.
Foi ele quem primeiro suspeitou que os
planetas apresentavam ôrbitas elípticas (e não circulares, como acreditara
Copérnico). O caminho que o conduziu a essa descoberta, porém, não foi tão
direto.
De início, Kepler tentou uma maneira de
descrever adequadamente o percurso dos planetas em torno do Sol. Para tanto,
pareceu-Ihe apropriado utilizar as idéias de Platão acerca dos cinco sólidos
geométricos "perfeitos". (Esses sólidos - tetraedro, hexaedro,
octaedro, dodecaedro e icosaedro - são os cinco únicos poliedros regulares.)
Cada planeta percorreria sua órbita numa supertície esférica, com centro no
Sol. Cada esfera estaria inscrita num sólido que, por sua vez, estaria inscrito
na esfera do planeta seguinte, e assim por diante.
Esse trabalho atraiu a atenção do
astrônomo dinamarquês Tycho Brahe, que vivia em Praga (hoje capital da
República Tcheca), para onde Kepler se mudou quando abandonou a Austria, devido
aos conflitos religiosos locais. Lá, passou a trabalhar com Brahe. Após a morte
dele, Kepler tentou dar uma fórmulação mátemática ao seu sistema geométrico, de
modo a deixá-lo de acardo com as medições que ambos haviam realizado. Isso o
levou a abandonar os sólidos e a procurar figuras curvas, até chegar às
elipses. Esse tipo de curva se encaixava adequadamente nas medidas tomadas das
posições de Marte. Essa concepção, estendida aos demais planetas, foi publicada
em 1609.
BIBLIOGRAFIA
CHIQUETTO,
Marcos; VALENTIM, Bárbara; PAGLIARI, Estéfano; Aprendendo Física; Editora
Scipione; São Paulo; 1996
NICOLAU COPÉRNICO
ASTRÔNOMO
POLONÊS (1473-1543)
Por influência do tio arcebispo que o
criou após a morte do pai, Nicolau Copérnico foi enviado à cidade de Kraków,
então o mais importante centro intelectual da Polônia, onde se dedicou ao
aprendizado da Matemática e da Pintura.
Com pouco mais de 20 anos, foi para a
Itália estudar medicina e direito religioso. Foi nesse país que Copérnico veio
tomar contato com a Astronomia, através de leituras. Em 1500, assistiu a uma
conferência promovida pela Igreja para que se fizesse um ajuste no calendário.
(Esse ajuste era necessário para corrigir uma diferença entre as datas e o
início real das estações, que aumentava com o passar dos anos. Tal reforma,
porém, ainda levaria sete décadas para ser implantada e em alguns países, como
a Rússia, se arrastaria até o início do século XX.)
Interessado, Copérnico passou a se
dedicar ao estudo das tabelas planetárias (utilizadas para prever, dia a dia, a
posição dos astros do Sistema Solar), o que Ihe permitiu constatar as enormes
imperfeições que elas continham, já amplamente reconhecidas, pelo fato de
necessitarem de constantes reajustes. Assim, em 1507, vivendo novamente na
Polônia, Copérnico percebeu que o cálculo das posições planetárias em relação à
Terra se tornava mais fácil supondo-se que eles giravam em torno do Sol. (Isso
já havia sido proposto por Nicolau de Cusa, alguns anos antes, e por Aristarco,
na Grécia antiga.), Com esse artifício, conseguia-se descrever as posições de
Mercúrio e de Vênus, planetas que nunca se afastavam muito do Sol. Podia-se
também demonstrar por que todos os planetas - e mais visivelmente Marte, )
Júpiter e Saturno apresentavam, de tempos em tempos, marchas a ré em seus
movimentos pelo céu: essas regressões seriam apenas uma ilusão provocada pelo
movimento em torno do Sol, tal como observado da Terra.
Alguns anos depois, Copérnico começou a
descrever matematicamente e de forma mais precisa esse sistema. No entanto, em
sua época, ainda vigorava a idéia aristotélica de que as órbitas devessem ser
perfeitamente circulares e, por isso, Copérnico viu-se obrigado a conservar
grande número de detalhes de modelos mais antigos. (Uma solução mais simples só
seria oferecida bem mais tarde por Kepler, que admitiu serem as órbitas
elípticas.)
Apesar dessas imperfeições, o sistema de
Copérnico Ihe permitiu calcular a duração do ano terrestre com uma diferença de
apenas 28 segundos de seu valor real.
Q modelo de Copérnico, no entanto, havia
sido concebido, inicialmente, apenas para facilitar os cálculos e não para
descrever a real organização do universo. A mera insinuação de que a Terra
girava teria um impacto negativo nas mentes da época, provocanda reações
hostis. Era essa, porém, a conclusãa inevitável sobre o Sistema Solar: os
planetas não giravam em torno da Terra, e a Terra não estava parada nem o Sol
girava em torno dela.
Copérnico decidiu então publicar essas
conclusões, mas demorou anos para fazê-lo, temendo ser considerado herege pela
Igreja. Quando o fez; dedicou a obra, prudentemente, ao papa Paulo III. (Até
mesmo Lutero, o fundador do protestantismo, se manifestou contrariamente às
idéias de Copérnica.)
A publicação do livro só ocorreu pouco
antes da morte do autor e, mesma assim, incluía um prólogo, acrescentado pelo
editar, no qual era apresentado apenas como um sistema de cálculo e não como
uma descrição do Sistema Solar. (Foi Kepler também, em 1809, quem retificou
essas informações, restituindo a obra seu valor.) Tais cuidados, porém, não
impediram que, mais tarde, o livro fosse incluída no index
(a lista das obras proibidas pela Igreja Católica), da qual só seria retirada
em 1835.
Costuma-se hoje considerar que a período
que se convencionou chamar de Revolução Científica tenha se iniciado com o
trabalho de Copérnico. O auge dessa revolução de mentalidades seria alcançado
nos séculos XVII e XVIII, com Newton.
BIBLIOGRAFIA
CHIQUETTO,
Marcos; VALENTIM, Bárbara; PAGLIARI, Estéfano; Aprendendo Física; Editora
Scipione; São Paulo; 1996
SIMON STEVIN
MATEMÁTICO
FLAMENGO (1548-1620)
Foi como coletor de impostos que Simon
Stevin iniciou sua carreira profissional, mas preferiu, mais tarde, ingressar
na Universidade de Leiden.
Pode-se dizer que o estudo da
hidrostática teve início com Stevin. Foi ele quem demonstrou que a pressão que
um líquido exerce sobre uma superfície depende apenas da altura da coluna do
líquido e da área da superfície, não importando o tamanho ou a forma do
recipiente. Ele foi também o primeiro a constatar que dois corpos de pesos
diterentes, ao serem soltos ao mesmo tempo, chegam ao solo simultaneamente.
(Essa experiência costuma ser atribuída a Galileu que, no entanto, apenas a
analisou melhor.)
Stevin dedicou-se ainda a diversas
outras áreas do conhecimento: calculou a declinação magnética (diferença
angular entre o pólo norte magnético e o pólo norte geográfico) em diversos
locais; demonstrou geometricamente a impossibilidade de funcionamento de um
moto-perpétuo (dispositivo mecânico que se acreditava poder trabalhar infinitamente
sem requerer energia); traduziu obras gregas; além disso, projetou o primeiro
veículo com tração dianteira: uma carroça movida a vela.
Como matemático, Stevin criou uma
notação para a escrita dos números decimais fracionários, que posteriormente
resultou no uso da vírgula.
Não se conhece a data exata da morte de
Stevin. Consta apenas que se casou consideravelmente tarde, com 64 anos de
idade, e que deixou quatro fiIhos.
BIBLIOGRAFIA
CHIQUETTO,
Marcos; VALENTIM, Bárbara; PAGLIARI, Estéfano; Aprendendo Física; Editora
Scipione; São Paulo; 1996
SNELL
MATEMÁTICO HOLANDÊS
(1591 - 1626)
Willebrord van Roijen Snell era filho de um professor de
Matemática da Universidade de Leiden. Em 1613, sucedeu o pai nessa função.
Quatro anos maìs tarde, criou um método para determinar distâncias por meio de
triangulação trigonométrica. Esse método é utilizado até hoje para executar
mapeamentos topográficos. (É a base, inclusive, para os efetuados com auxílio
de satélites.)
No campo da Optica, Snell analisou o desvio que um raio
de luz sofre ao passar obliquamente de um meio menos denso a outro mais denso
(por exemplo, do ar para a água). Desde o século I já se sabia que esses dois
ângulos diferentes, formados entre o raio e a perpendicular à fronteira entre
os meios, guardavam entre si uma proporcionalidade que se mantinha mesmo quando
a posição da fonte de luz era alterada. Snell refinou essas observações e,
através de medidas mais acuradas, descobriu haver uma relação constante entre
os senos desses ângulos. Tal conclusão só seria publicada doze anos após sua morte
por Descartes, o qual, no entanto, não citou seu autor.
BIBLIOGRAFIA
CHIQUETTO,
Marcos; VALENTIM, Bárbara; PAGLIARI, Estéfano; Aprendendo Física; Editora
Scipione; São Paulo; 1996