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Breve histórico do enigmático céu Prof.
Luiz Ferraz Netto O século dezessete é freqüentemente chamado o século dos gênios. Além do nascimento da Óptica, presenciou a transformação do enigma dos movimentos planetários em um esquema maravilhosamente simples. Mas seria errado supor que qualquer século em particular teve o monopólio de homens bem dotados. As leis da probabilidade encarregam-se de impedir que haja qualquer mudança abrupta na capacidade de nossos líderes intelectuais. Os extraordinários feitos científicos do século dezessete somente podem ser atribuídos ao ambiente, e não a simples acidente. Através dos séculos, cada sociedade obteve o grau de realizações científicas que mereceu. A
Imprensa A imprensa é basicamente uma arte antiga. Por exemplo, foram usadas estampas nos tempos medievais para fazer impressões a tinta de letras maiúsculas, no começo dos manuscritos. Já em 1300, o homem tinha aprendido a fazer gravações de figuras e inscrições curtas em madeira. Mas a máquina que contribuiu para a grande revolução intelectual do século dezessete usava tipos removíveis, feitos de metal fundido. Entretanto, as máquinas de imprimir somente puderam ser usadas em larga escala quando se tornou possível substituir o pergaminho pelo papel. Muito embora este fosse conhecido na China desde os primeiros séculos da era cristã, não se tornou comum na Europa até o século quinze. A origem e a data da invenção da imprensa moderna é discutida, mas sua aplicação na Europa começou em 1447 em Mains, com a imprensa de Johann Gutenberg (cerca de 1400-1466). A imprensa se disseminou rapidamente, daquela data em diante. Durante o século que se seguiu, muitos clássicos científicos gregos e árabes foram traduzidos, impressos e estudados. A
Medida da Longitude Américo Vespúcio mediu sua longitude na latitude de 10o N observando uma conjunção de Marte com a Lua. Deduziu, de várias observações, que a conjunção ocorreu às 6:30 h. da tarde, hora local, isto é, exatamente seis horas e meia após o meio-dia local. Um almanaque preparado pelo astrônomo Regiomontanus predizia que a conjunção teria lugar à meia-noite de Nuremberg. Quando eram 24 h. em Nuremberg, eram 18 h no navio. A hora local de Vespúcio era exatamente 5,5 h (5 h e 30 min) menos que em Nuremberg. Sua longitude, portanto, era de 5,5 x 15o, ou seja, 82,5o a oeste de Nuremberg. Colombo usou métodos semelhantes para medir a longitude em suas viagens ao Novo Mundo. Astrologia
e Ciência As
mudanças que se vinham desenvolvendo gradualmente na Europa irromperam em
uma revolução social e espiritual no século dezesseis. O crescente poder
dos homens de negócios, o surgimento das monarquias, a oposição à
Igreja, tudo isso se combinou para provocar o rompimento com o passado.
Além do mais, os navegadores tinham aberto o mundo inteiro, ajudando, por
este modo, a libertar as mentes humanas das velhas idéias estreitas. No
cenário religioso, novos sistemas substituíram a todo-poderosa Igreja de
Roma: Luteranismo, Calvinismo e a Igreja Católica reformada. De permeio
com estas mudanças teológicas, deu-se uma erupção de guerras políticas
e religiosas. A Igreja estava incapaz de garantir a vida mansa e
predisível do passado, e sua autoridade indisputada começou a se
desvanecer. Por tais razões, o século dezesseis encontrou a Astronomia no centro da vida prática. Nela ele encontrou o espírito de incansável mudança que estava começando a desenvolver-se nas mentes dos homens. Não é surpreendente que as pessoas já não se contentassem em aceitar cegamente as idéias da Antiguidade. Tudo favorecia um período de desenvolvimento científico, e esse período surgiu — um punhado de idéias novas no século dezesseis, e uma torrente avassaladora no século dezessete. Copérnico
e a Terra em Movimento
Acredita-se também que Filolau, o pitagoriano, sustentava o mesmo ponto de vista. Durante os tempos medievais, uma série de teólogos atacou a doutrina de Aristóteles de que a Terra é fixa. Um deles foi Oresme, Bispo de Lisieux (1323-1382), que era conselheiro de Carlos V da França. Outro foi Nicolau de Cusa (1401-1464), um filho de pescador que se elevou ao cardinalato da Igreja. Outro ainda, foi Domenico Novarra, com quem Nicolau Copérnico (1473-1543) estudou Astronomia e Matemática, em Bolonha, Itália. Os escritos dos pitagorianos ensinavam que a verdade suprema sobre o universo deve consistir de relações geométricas simples e elegantes, e Novarra sentiu que a astronomia de Ptolomeu — com seus círculos e epiciclos — era demasiado complicada para ser verdadeira. Suas dúvidas e criticas provavelmente influenciaram os pensamentos de seu jovem aluno, Copérnico, que as conservou na mente muito depois de regressar à sua terra natal para assumir um canonicato na Catedral de Frauenburg, Polônia. Colocando
a Terra em seu Lugar
Copérnico havia rejeitado o sistema ptolemaico devido à sua complexidade. Ele colocava a Terra no centro do universo, com o Sol deslocando-se em torno dela, em uma órbita circular. Para além do Sol, havia três órbitas adicionais, nas quais nada se movia além de planetas fictícios. Os planetas verdadeiros — Marte, Júpiter e Saturno — deslocavam-se em torno desses planetas fictícios em pequenos círculos e “epiciclos”. Isto já era bastante artificial, mas o sistema de Ptolomeu teve de ser emendado várias vezes nos séculos que se sucederam, à medida que os movimentos planetários vinham a ser conhecidos com mais precisão. Na época de Copérnico, o sistema mundial de Ptolomeu requeria cerca de oitenta círculos para explicar os movimentos planetários observados. Não obstante, o sistema funcionava perfeitamente bem, e Copérnico compreendeu que ninguém aceitaria sua nova teoria até que pudesse ser usada para predizer os movimentos planetários com igual precisão. Esta fase de sua tarefa consumiu anos de trabalho, a maior parte do qual foi desperdiçada. Sabemos agora que a Terra e os planetas se deslocam em torno do Sol em curvas ligeiramente ovais ou, para sermos precisos, em elipses. Essas elipses são quase circulares, mas não precisamente. Observando da Estrela do Norte, veríamos a Terra e os outros planetas deslocarem-se, na direção contrária à dos ponteiros do relógio, em torno do Sol. Mercúrio, o planeta que fica mais perto do Sol, se deslocaria muito rapidamente, levando menos de três meses terrestres para fazer uma revolução completa. Os outros planetas, Vênus, Terra, Marte, Júpiter, Saturno Urano e Netuno, teriam velocidades progressivamente mais lentas, de acordo com a distância de cada planeta ao Sol. Plutão, o planeta mais afastado, seria visto deslocando-se mais lentamente que todos, levando cerca de 250 anos terrestres para completar sua órbita. Todas as órbitas planetárias ficariam aproximadamente no mesmo plano, e uma observação cuidadosa as apresentaria como ligeiramente elípticas. Mas Copérnico estava tão convencido de que os círculos de Aristóteles eram “naturais” e “inevitáveis”, que achou impossível conceber um movimento não circular para os planetas. Acrescentou epiciclos ao seu sistema, juntamente com outras complicações tomadas de empréstimo ao antigo sistema ptolemáico. Tentou, em resumo, chegar a um melhor acordo com as medidas, utilizando as mesmas velhas técnicas que tinha condenado no sistema anterior. Quando seu novo sistema mundial foi publicado em De revolutionibus orbium coelestium (“Da Revolução das órbitas Celestiais”) em 1543, continha trinta e quatro círculos — um pouco menos da metade do número necessário ao sistema ptolemáico. A complexidade tinha sido reduzida, mas não eliminada. A
Insignificante Terra O homem, que sempre se tinha considerado como rei da criação, viu-se subitamente vivendo em um planeta secundário, que revolvia em torno de um sol muitíssimo maior. Uma idéia tão revolucionária devia ter provocado uma grande agitação nas mentes dos homens de pensamento. Bastante estranhamente, não causou quase nenhuma. O sistema mundial de Copérnico foi considerado essencialmente como um método inteligente de reduzir oitenta círculos a trinta e quatro. Não obstante, a pouca atenção que se deu a ele durante a geração seguinte foi, de modo geral, amistosa. Embora os luteranos, a partir de Lutero, tivessem detestado o livro desde o princípio, a maior parte da cristandade tinha-se conservado em atitude reservada, pelo menos. É até mesmo possível que a cristandade tivesse absorvido eventualmente o conceito da Terra em movimento de Copérnico, exatamente como tinha aceito anteriormente a Terra esférica de Aristóteles. Mas não devia ser assim tão simples. Um monge renegado de nome Giordano Bruno (1574-1600) abriu os olhos da Igreja para as perigosas implicações da teoria de Copérnico, e um Galileu desprovido de tato fechou a questão completamente. Tycho
Brahe O
Universo Infinito A Igreja não tinha demonstrado nenhuma desaprovação efetiva às idéias de Copérnico, mas as teorias de Bruno eram demasiado revolucionárias para não serem levadas em consideração. O paraíso tinha sido colocado além da esfera que mantinha as estrelas fixas. O novo universo de Bruno era de dimensões infinitas, e não deixava lugar para o paraíso. Mais ainda, Bruno pregava que Deus tinha um número infinito de mundos para cuidar, ressaltando assim a insignificância da Terra. Tudo isto estava em antagonismo demasiado frontal às doutrinas estabelecidas da Igreja, para que se pudesse deixar passar em silêncio. Em 1593 Bruno cometeu o erro fantástico de regressar à Itália. Sua presença foi logo descoberta pela Inquisição — um tribunal religioso que tinha jurisdição sobre assuntos eclesiásticos — e ele foi preso. Após sete anos de prisão, foi julgado por uma série de acusações e considerado culpado. A sentença foi a punição “com toda clemência possível, e sem derramamento de sangue”. Estas palavras suaves significaram, na prática, que Bruno foi queimado vivo em uma fogueira. E importante lembrar que as opiniões de Bruno não se baseavam na observação. Sua contribuição foi de natureza filosófica, e não um sistema científico. Não obstante, algumas de suas idéias persistiram após sua morte e eventualmente encontraram compreensão em tempos mais racionais. As
três Leis de Kepler simplificam a Astronomia
A primeira lei pode ser 'explicada' com o auxílio da ilustração:
Para traçar uma elipse, começamos enfiando dois pregos em um pedaço de papel nos pontos A e B. Uma volta de cordão é então colocada envolvendo os pregos, conforme mostrado. Se passarmos um lápis em torno dos pregos, mantendo o cordão esticado, a linha traçada será uma elipse perfeita. Os pontos A e B são chamados de focos da elipse. A propósito, um circulo é meramente uma elipse especial, na qual A e B estão no mesmo ponto. Conquanto as órbitas planetárias sejam realmente elipses, seus focos estão extremamente próximos, o que ajuda a explicar porque as órbitas foram consideradas circulares durante tanto tempo.
A segunda lei de Kepler explica certas modificações periódicas percebidas nas velocidades dos planetas. Uma órbita elíptica é mostrada na ilustração acima, com sua 'elipticidade' grandemente exagerada, para maior clareza. Quando o planeta está no ponto de sua órbita distante do Sol, ele varre uma área ABS em um dado período de tempo. Quando está perto do Sol, entretanto, deve deslocar-se mais rapidamente pelo mesmo período de tempo, de maneira que a área CDS seja igual à área ABS. Como a distância de C para D é maior, o planeta deve aumentar sua velocidade ao aproximar-se do Sol. A terceira lei revela-nos os tempos relativos requeridos pelos planetas para completar uma revolução em torno do Sol. Se um planeta X estiver quatro vezes mais distante do Sol do que um planeta Y, então o ano de X será oito vezes mais longo que o ano de Y. Tomemos um exemplo real: Júpiter está 5,2 vezes mais distante do Sol do que a Terra. A relação de suas distância solares é 5,2/1, ou 5,2. O cubo desta relação é 5,2 x 5,2 x 5,2 ou 140,6. Mas este produto é igual ao quadrado da relação do período de revolução de Júpiter (seu ano) e do período de revolução da Terra. A raiz quadrada de 140,6 é 11,9, que nos diz que o ano de Júpiter é cerca de 12 vezes mais longo que o ano da Terra. As três leis de Kepler foram confirmadas por incontáveis observações. Sabemos agora que não são absolutamente exatas, mas são quase tão perfeitas que nem o mínimo erro foi encontrado nelas por mais de duzentos anos. Os oitenta círculos de Ptolomeu, que Copérnico havia reduzido para trinta e quatro, tinham sido agora substituídos por sete elipses. A exigência pitagoriana de simplicidade e elegância matemáticas tinha finalmente sido satisfeita. Galileu
e a Inquisição
O sistema ptolemaico requeria que Vênus nunca mostrasse mais do que um semicírculo de superfície iluminada voltado na direção da Terra. O sistema de Copérnico previa exatamente a seqüência de fases que Galileu havia visto. Esta única descoberta provou que Copérnico tivera razão, para todos que acreditavam na evidência de seus olhos. Aproximadamente ao mesmo tempo, Galileu descobriu os anéis de Saturno, mas interpretou-os incorretamente como “três esferas que quase se tocam”. Descobriu também pontos negros que se moviam na superfície do Sol, embora outros igualmente os percebessem mais ou menos ao mesmo tempo. Essas manchas do Sol provam que ele gira em torno de seu eixo, e seu período de rotação pode ser determinado pelo deslocamento das manchas. Infelizmente, Galileu veio a envolver-se em uma controvérsia com um jesuíta rival, chamado Christopher Scheiner, que proclamou ser o primeiro descobridor das manchas do Sol. A controvérsia logo se ampliou para muito além de seu tópico original, incluindo a questão da habitabilidade da Lua e dos planetas. Galileu não fez segredo do fato de que acreditava firmemente na opinião de Copérnico. Isto, segundo salientaram seus críticos, mostrava que ele acreditava na existência de outros mundos habitáveis. Tal doutrina, que havia sido pregada pelo herético Bruno, era contrária aos ensinamentos aristotélicos e cristãos. Galileu viu-se agora enfrentado por uma variedade de poderosos interesses. Os aristotelianos havia muito irritavam-se contra ele, e estavam agora acompanhados pelos poderosos jesuítas. Além deles, a maioria dos homens pios da igreja sentiam-se indignados pelo pensamento de que outros mundos poderiam compartilhar os favores do Criador. Par
trás de toda essa oposição estava o grande medo não expresso do
universo infinito de Bruno, sem deixar lugar para um paraíso cristão. Em
1616, a Inquisição entrou na disputa, e Galileu foi advertido “para
abandonar essas opiniões e abster-se igualmente de ensinar, defender ou
mesmo discuti-las”. Pouco depois, o trabalho de Copérnico foi colocado
no Index dos livros proibidos e retirado de circulação, até que fosse
“corrigido”. A Terra em movimento podia ser discutida apenas como uma
“hipótese” conveniente, mas não como uma verdade absoluta. Ciência
e Medida O
Diálogo Embora o livro alegasse submeter-se à autoridade teológica, a intenção de desafio mostrava-se demasiado evidente. O personagem que representava o anti-Copérnico foi apresentado como irremediavelmente estúpido e ignorante, incapaz de compreender os argumentos mais lógicos. Pior ainda, Galileu tinha prometido incluir certos argumentos aristotelianos que seriam fornecidos pelo Papa, mas colocou-os na boca do ridículo personagem anti-Copérnico. O jesuíta Scheiner, observador das manchas do Sol, que se tinha tornado o arquiinimigo de Galileu, usou o livro para fazer o mal. Afirmou que o semi-imbecil estúpido do livro era realmente uma tentativa de retrato a bico de pena de Sua Santidade, o Papa. Naturalmente, Galileu logo se viu de novo em dificuldades com a Inquisição. Seu livro foi proibido, e ele foi julgado em 1633, considerado culpado e compelido a renegar todas as doutrinas de Copérnico. Galileu passou preso o resto de sua vida, em Arcetri, perto de Florença. Um homem de menor envergadura poderia ter passado o resto de seus dias na quietude e no conforto — recordando as glórias passadas e o cruel tratamento recebido da Igreja, mas não Galileu. Como sabemos, o último e o maior de seus livros, Discursos sobre Duas Novas Ciências, foi publicado na Holanda em 1638. Naquela época, ele já tinha setenta e cinco anos e estava totalmente cego. A 8 de janeiro de 1642, ele morreu em Arcetri. Após a morte de Galileu, apareceram muitos escritos pró e contra o banido sistema de Copérnico, mas a oposição entre os cientistas se enfraqueceu visivelmente. A proibição eclesiástica podia dificultar o progresso da Ciência, mas não podia detê-lo inteiramente. Apenas tornou difícil para os cientistas católicos intercambiar ou publicar novas idéias. Entretanto, eles conseguiram lograr a vontade do Santo Ofício, tratando os novos conhecimentos científicos como meras “hipóteses”. Por volta do século dezoito, cessou toda oposição importante, e as novas idéias tornaram-se geralmente conhecidas de todas as pessoas inteligentes. Entretanto, não foi senão em 1835 que os trabalhos de Copérnico, Kepler e Galileu foram retirados do Index dos livros proibidos. Tinham sido necessários dois séculos para que a verdade vencesse a obstinação e a ignorância. A tentativa de certos homens da Igreja para usar sua grande autoridade com o fim de impedir o progresso da Ciência tinha sido inteiramente derrotada. O esquema principal do universo era agora um livro aberto, e a vitória final ficava postumamente com Copérnico, Bruno, Galileu e Kepler.
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