Isaac Newton - Biografia

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Isaac Newton - Biografia

  1. 1. Titulo da série: Personagens que mudaram o mundo Os grandes cientistas Titulo deste volume: ISAAC NEWTON Autor deste volume: Michael While Editor do obra original: Helen Exley Tradução: Matilde Leone Edição: Esnider Pizzo Copyright © Michael While, 1990 — Copyright © Exley Publications, 1991 Publicado pela primeira vez na Grã-Bretanha por Exley Publications Ltd, 16 Chalk Hill, Watford, 1991 Copyright © 1993 by Editora Globo S.A. para a língua portuguesa, em território brasileiro. Todos os direitos reservados. Nenhuma parte desta publicação pode ser reproduzida, armazenada em computador ou transmitida de qualquer forma e por quaisquer meios, eletrônicos, mecânicos, por fo- tocópia, gravação ou outros, sem a permissão expressa e escrita do titular dos direitos autorais. I m p r e s s ã o : COCHRANE S.A. A. ESCOBAR WILLIAMS 590 SANTIAGO CHILE, NÚMEROS ATRASADOS A Editora Globo mantém suas publicações em estoque até seis meses após seu recolhimento. As publi- cações atrasadas são vendidas pelo preço da última edição lançada (corrigido, caso não haja nenhuma edição em banca). Escolha entre as opções abaixo como fazer seu pedido de números atrasados: 1 - Nas bancas - Através do jornaleiro ou distribuidor Chinaglia de sua cidade 2 - Pessoalmente - Dirija-se aos endereços abaixo: São Paulo: Praça Alfredo Issa, 18 - Centro Rio de Janeiro: Rua Teodoro da Silva, 821 -Grajaú Fones: (011) 228-1841 e 229-9427 Fones: (021) 577-4225 e 577-2355 3 - Por carta - Diretamente à Editora Globo, setor de Números Atrasados: Caixa Postal 289, CEP 06455-020, Alphaville, Barueri - SP DIVISÃO DE FASCÍCULOS E LIVROS Editora Globo S.A. Rua do Curtume, 665, CEP 05065-001, São Paulo - SP Telex (011) 81574, SP, Brasil Distribuidor exclusivo para todo o Brasil: Fernando Chinaglia Distribuidora S.A. Rua Teodoro da Silva, 907, CEP 20563-900, Rio de Janeiro - RJ ISBN (da obra completa) - 85.250.1138-X ISBN (deste volume) - 85.250.1128-2 Créditos das fotos Ann Ronan Picture Library: 38; Bridgeman Art Library: 15, 16, 28, 59; com permissão de The British Library: 31 (à esquerda); com permissão do Syndics of Cambridge University Library: 43; E T Archi- ve: 11; Exley Publications: 33; Lincolnshire County Council: 12, 14, 34; The Mansell Collection: 20, 54; Mary Evans Picture Library: 7, 13, 25; Michael Holford Photographs: 37 (embaixo), 52-53, 53 (em- baixo); Millbrook House Ltd. (P.B. Whitehouse): 48 (cm cima); The Museum of London: 26-27; Nasa: 30, 31 (à direita); National Trust Photographic Líbrary/Tessa Musgrave: 45; Paul Brierley: 22, 44; PSA Photo Services: 56-57; Robin Wilson: 60; Royal Society (fotografia feita pelo professor Roy Bishop, Acadía University, Nova Escócia, Canadá): 13 (em cima); Scala: 41; Science Photo Library: 4 (Nasa), 5 (Mikki Rain), 9 (Alexander Tsiaras), 18 (David Parker), 36 (Noao), 37 (Dr. John Lorre); Zefa: 8, 48 (embaixo), 49. Capa: Jeremy Whitaker, com permissão de Lord Portsmouth e The Trustees of the Ports- mouth Estates. II Michael White ISAAC NEWTON digitalizado por saulod2 saulod2@gmail.com E D I T O R A GLOBO
  2. 2. O problema da gravidade Era uma tarde quente, no final do verão de 1666. Um homem jovem, segurando um livro sob o braço, pe¬ rambulava pelo pomar da casa de sua mãe, em Wools- thorpe, Lincolnshire, na Inglaterra. Procurava um lu- gar para se concentrar nos estudos, e acomodou-se embaixo de uma árvore. Enquanto folheava as pági- nas do livro, alguma coisa se moveu entre os ramos, acima de sua cabeça. A maçã mais famosa da histó- ria estava prestes a cair e colocar em movimento uma cadeia de acontecimentos que transformariam defi- nitivamente o mundo da ciência. No momento seguinte, a maçã caiu e aterrissou na cabeça do jovem de 23 anos: Isaac Newton. Sem dú- vida doeu, mas também fez o jovem cientista pensar. O fato aconteceu justamente no dia em que Isaac Newton se perguntava qual seria o fenômeno que mantinha a Lua em sua órbita em volta da Terra e os planetas em suas trajetórias ao redor do Sol. E foi somente depois de se indagar sobre a razão pela qual a maçã havia caído, acertando sua cabeça, que ele real- mente começou a ter a resposta para essas questões: a Teoria da Gravidade. ´´"O ano milagroso" O ano de 1666 seria um assombro. Logo no início, em apenas algumas semanas, o Grande Incêndio de Londres varrera os últimos vestígios da peste que ha- via dizimado milhares de vidas na cidade. Isaac New- ton era um estudante da Universidade de Cambrid- ge, mas tivera que ficar com a mãe no campo por mais de um ano, afastado de Cambridge, também devas- tada pela epidemia. No campo, Newton podia des- frutar de isolamento e relativa segurança. Em paz e Página anterior: Uma vista da Terra, tomada por astronautas em órbita da Lua. Os cálculos necessários para completar com sucesso os cerca de 800 mil quilômetros da viagem de ida e volta à Lua são baseados na Lei da Gravidade, descoberta por Isaac Newton. Abaixo: A maçã cai na cabeça de Newton, na visão bem-humorada do artista. Já velho, o cientista revelaria que esse incidente dera-lhe inspiração para sua grande descoberta. 5
  3. 3. "Em minha opinião, os maiores gênios criativos são Galileu e Newton, os quais eu considero, de certa forma, como partes de uma unidade. E, nesta unidade, Newton é aquele que realizou o mais imponente feito no domínio da ciência. Os dois foram os primeiros a criar um sistema da Mecânica, fundamentado em poucas leis e dando uma teoria geral dos movimentos, que representa, em sua totalidade, os acontecimentos de nosso mundo." Albert Einstein com tranqüilidade, ele pôde se concentrar nos pro- blemas científicos em que estivera trabalhando du- rante seus anos de pós-graduação. Seu trabalho, agora, começava a dar frutos. No ano anterior, conseguira incrível avanço no campo da Matemática e da Física. Em 1665, encontrara a res- posta para um problema que vinha desafiando os ma- temáticos havia muito, com o teorema que mais tarde se tornaria conhecido como o binômio de Newton. Tempos depois, Isaac Newton começaria a traba- lhar naquilo que produziria o maior desenvolvimen- to na história da Matemática — o cálculo. Hoje, tanto o famoso binômio quanto o cálculo são usados em programas de computação, enquanto engenheiros es- paciais os empregam para ajudar a resolver proble- mas matemáticos complexos, tais como aqueles des- tinados a garantir a chegada dos foguetes à Lua, a mais de 380 mil quilômetros de distância, e o retor- no à Terra em segurança. Economistas valem-se des- ses elementos da Matemática para prognosticar o comportamento das moedas em todo o mundo e a situação econômica dos diferentes países. Newton foi um gênio da Matemática. Com pouco mais de 20 anos de idade, ele assimilara o trabalho de cada matemático notável do mundo. Então, quan- do já havia esgotado todo o conhecimento comum, começou a desenvolver seus próprios teoremas e mé- todos para criar os fundamentos matemáticos de seu trabalho científico. Menos de doze meses depois, ele se encontraria à beira de sua maior descoberta. Quando Isaac Newton se tor- nou mundialmente famoso, os escritores relembrariam seu curto período na região de Lincolnshire — no ano de 1666, quando a queda de uma maçã alterou os ru- mos da história — e o denominariam "o ano milagroso". O mundo de Newton No século 17, a ciência ainda vivia sua tenra infân- cia. No mundo em que Isaac Newton nasceu, havia várias pessoas instruídas que ainda acreditavam em magia e feitiçaria. Quase nada se sabia sobre os prin- cípios fundamentais que regiam os elementos e os fe- nômenos da natureza. Para a maioria das pessoas, uma divindade onipotente controlava o universo e muitos atribuíam os acontecimentos e fenômenos a forças místicas inexplicáveis. Não havia teorias pró- prias da Mecânica ou idéias capazes de explicar por que os corpos se moviam da forma como se moviam. Cientistas sabiam pouco sobre a luz e como ela se ma- nifestava; matérias como Química e Medicina basea- vam-se mais na mágica que na ciência. Então, não se pode ver com surpresa o fato de ninguém entender co- mo os planetas permaneciam em suas órbitas ou por que as maçãs caíam sempre em direção ao solo. To- davia, até o final de sua vida, Isaac Newton teria as respostas para todas essas questões e mudaria com- pletamente o modo como as pessoas viam o mundo. O jovem cientista de Lincolnshire se tornou tão fa- moso que, ainda em vida, o poeta britânico Alexan- der Pope cunhou a frase que se tornaria popular: "A Natureza e as Leis da Natureza descansam ocultas na noite. Deus então disse: 'Deixem Newton existir!' E tudo se fez luz." Isaac Newton não deve ter compreendido naquela época, mas o trabalho começado por ele no "ano mi- Isaac Newton nasceu em uma sociedade que ainda acreditava em feitiçaria. A maioria da população era analfabeta, bem poucas pessoas sabiam alguma coisa sobre ciência e explicavam até o mais simples fenômeno pela influência dos espíritos e demônios. Nesta gravura, uma velha, suspeita de ser feiticeira, está sendo presa. Estima-se que mais de 1 milhão de pessoas foram torturadas e executadas por esse motivo durante os séculos 16 e 17.
  4. 4. Quando jogadores de bilhar competem em um torneio, eles usam a experiência de anos de prática na avaliação de forças e ângulos para acertar as bolas nas caçapas. No entanto, usando as leis da Mecânica de Newton para calcular cada tacada, seria possível programar um computador para ser um jogador de bilhar campeão do mundo. lagroso" formaria as bases de toda a Matemática e da Física para os trezentos anos seguintes. Três séculos de- pois da aterrissagem daquela maçã em sua cabeça, os homens poderiam pousar na Lua e enviar máquinas a planetas distantes usando suas teorias e descobertas. As ciências modernas são tão fundamentadas no tra- balho desse homem notável que áreas inteiras da Físi- ca e da Matemática são chamadas "newtonianas". O cientista versátil Talvez a maior das contribuições de Newton tenha sido as leis da Mecânica, capazes de explicar como as for- ças agem sobre os corpos em repouso ou em movi- mento. E, aplicando essas leis em qualquer sistema mecânico, é possível prever o efeito que uma força terá sobre qualquer objeto. Conhecidos o peso e a ve- locidade de duas bolas de bilhar, por exemplo, pode- se calcular, pelas leis de Newton, o efeito que uma bola terá sobre a outra quando o jogador, aplicando determinada força, der a tacada. Essas leis são usa- das, em conjunto, em todas as áreas da ciência — do desenho de carros e barcos à previsão do curso das naves espaciais enviadas à Lua; da fabricação de mo- tores de avião à produção de patins aerodinâmicos. Newton também desenvolveu a Teoria da Gravidade para explicar como os planetas viajam em volta do Sol. A mesma teoria explica por que não flutuamos, mas sim permanecemos firmemente presos à terra. Newton dedicou-se ainda a muitas outras áreas da Física. Suas teorias sobre a luz ajudaram cientistas e engenheiros a projetar melhores telescópios e mi- croscópios, óculos e câmeras. Suas descobertas no campo da Ótica levaram a invenções tais como a te- levisão e o laser. Armadas com essas teorias, gera- ções e gerações de físicos puderam desenvolver os con- ceitos de Newton em máquinas e aparelhos utiliza- dos atualmente por todos nós. A história de como ele chegou a fazer essas monu- mentais descobertas começou a poucos passos da Isaac Newton é, provavelmente, mais conhecido pela Teoria da Gravidade, mas também fez grandes descobertas no estudo da luz. O trabalho de Newton desempenha um papel importante na tecnologia do século 20. Aqui, um cirurgião usa raio laser durante uma cirurgia de olhos. O laser se torna cada vez mais um instrumento importante na Medicina e, se não fossem os estudos de Newton no campo da Ótica, ele poderia nunca ter sido descoberto.
  5. 5. famosa macieira, no jardim de sua mãe, em Lincoln- shire. Lá, no coração da Inglaterra, nasceu Sir Isaac Newton. De origem tão simples, sua influência se ex- pandiu para mudar o mundo. "Sir Isaac sempre foi um garoto sensato, calado e pensativo e era conhecido por quase nunca brincar com os meninos fora de casa, em suas tolas diversões; certamente, ele preferia ficar em casa, mesmo entre as meninas, e freqüentemente fabricava pequenas mesas, armários e outros utensílios para mim e minhas amigas, para colocar nossas bonecas e quinquilharias." Miss Storer, amiga de infância de Isaac Newton Infância em Lincolnshire Isaac Newton nasceu logo depois da meia-noite do dia de Natal de 1642. Como bebê prematuro, o mé- dico que acompanhou o parto não esperava que so- brevivesse. Seu pai, um fazendeiro razoavelmente prós- pero, morrera três meses antes, deixando para Han- nah, mãe de Isaac, a tarefa de criar o menino da ma- neira que pudesse. A família de Newton não era pobre — a casa na propriedade rural do pai era grande e confortável —, mas para a viúva não foi uma incumbência fácil edu- car o menino sozinha. Nessa época, a Inglaterra vivia um estado de tre- menda convulsão social. Em 1629, o rei Charles I ha- via dissolvido o Parlamento porque queria dirigir o país com seus próprios métodos, sem precisar se sub- meter à lei ou se importar com os desejos do povo. Charles I reinou dessa forma durante onze anos, com a oposição crescendo ao longo do tempo. Atra- vés do país, um sentimento de revolta se desencadea- va, motivado por vários fatores, entre eles a adoção de novas regras para a Igreja da Inglaterra e as medi- das do rei exigindo dinheiro do povo de forma ilegal. Em 1642, ano do nascimento de Isaac, a Guerra Civil começou para se decidir quem ficaria com o po- der no país — o rei ou o Parlamento. Seguiram-se inúmeras batalhas sangrentas entre os parlamentaris- tas e monarquistas, conduzidas pelo rei Charles I. Isaac Newton estava exatamente com 6 anos de ida- de quando a guerra acabou. Essa divisão do país afe- taria a Inglaterra por toda sua vida e ele se tornaria um enérgico porta-voz dos protestantes. Enquanto o jovem Isaac estava, provavelmente, alheio aos acontecimentos, o adormecido vilarejo on- de morava viveu duas batalhas a menos de 80 quilô- metros de sua casa. A maior parte de Lincolnshire estava nas mãos dos parlamentaristas, mas a família de Isaac apoiava o rei. Por isso, estiveram muitas vezes em perigo, como quando as tropas parlamentaristas marcharam na di- reção de sua casa. A única maneira de sobreviver seria guardar para si mesmos os pontos de vista so- bre a Monarquia. Isaac poderia ter sido duramente afetado pela inquietação política — mas foi mais pre- judicado pela decisão da mãe de se casar novamen- te, quando ele estava com apenas 3 anos de idade. O padrasto odiado O padrasto era um clérigo rico, chamado Barnabas Smith, reitor eclesiástico de South Witham, um lu- garejo a poucas milhas de distância de Woolsthorpe. O pequeno Isaac começaria, então, a viver tempos dramáticos e, como ele mesmo recordaria para os ami- gos mais íntimos, muitos anos depois, ele sentia ape- nas ciúme e rancor em relação ao novo pai. Mas o pior ainda estava por vir. O padrasto ordenou a Han- nah Newton que deixasse o menino vivendo com a avó em Woolsthorpe, quando ela se mudou para South Witham para cuidar do novo marido e de seu pequeno filho. Isaac nunca se relacionou bem com a avó. Ami- gos e colegas raramente ouviram-no falar sobre ela, quando relembrava sua infância. Algumas pessoas di- ziam que o trauma vivido por ele com esse casamen- to deixou-o marcado para toda a vida e foi responsá- vel pela melancolia em sua adolescência e pelos pro- blemas emocionais de sua existência. Ele abominou Barnabas Smith pelo resto de sua vida. Quando ficou mais velho, começou a escrever um diário no qual descarregava os sentimentos de re- pulsa pelo homem. Mesmo na velhice, quase 80 anos depois, Isaac diria aos amigos como, muitas vezes, sonhara matar o padrasto e resgatar a mãe do poder da "besta". Fascinação por máquinas A infância de Isaac foi uma época solitária. Ele fez poucos amigos e, normalmente, se guardava pa- ra si mesmo. Inúmeras vezes trancou-se no quarto dos fundos da casa de sua mãe, onde passava o dia fazendo pipas, relógios de sol e pequenas in- venções mecânicas. A Inglaterra da infância de Newton era um país em conflito político. A Guerra Civil inglesa começou pouco antes de seu nascimento e continuou até ele completar 6 anos. Em janeiro de 1649, a guerra acabou e o rei Charles I foi executado.
  6. 6. Isaac Newton, com 12 anos. Este retrato fornece uma apurada impressão do menino. Ele era um adolescente melancólico, com muita dificuldade para fazer amigos. Passava a maior parte do tempo sozinho, quando não estava na escola. O artista capturou fielmente o ar de reflexão e de maturidade do jovem Newton. Nessa época ele se divertia construindo brinquedos e maquetes. Pouco tempo depois, Isaac se tornou conhecido na região pelos seus inventos. As pessoas do local e os pa- rentes se espantavam com sua habilidade na constru- ção de réplicas exatas de carroças e máquinas sobre ro- das. Uma vez, quando estava com 13 anos de idade, criou a maquete de um moinho de vento que foi cons- truído no povoado. A maquete funcionou perfeitamente e ele até conseguiu fazer as asas se movimentarem, co- locando um camundongo no interior, sobre a roda do moinho. As pessoas brincavam, dizendo que ele po- deria até moer o milho dentro da maquete. Por essas histórias a respeito da habilidade preco- ce de Isaac com máquinas, fica fácil avaliar como ele se dedicou aos problemas de Física quando estu- dou na Universidade de Cambridge. Por toda a vida, Newton usou seu talento natural com as mãos para construir modelos e elaborar instrumentos científi- cos, principalmente quando fez seu primeiro telescó- pio refletor e pesquisou as lentes usadas em suas fa- mosas experiências com a luz. Período escolar Quando Isaac tinha 10 anos, o padrasto, Barnabas Smith, morreu. Sua mãe voltou para a casa de Wools- thorpe. Dois anos depois, Isaac entrou na escola de Grantham, perto de onde permanecera com seu tio, na cidade. Como muitos outros notáveis cientistas, Isaac cau- sou pouca impressão na escola. Era considerado de nível médio pelos professores e anti-social pelos com- panheiros de classe. Mais tarde, admitiu que negli- genciava suas tarefas e passava grande parte do tem- po criando modelos e realizando experiências. Isaac não era benquisto pelos outros meninos da escola. Fisicamente frágil, sem resistência, não po- dia participar dos jogos e lutas pesados que compu- nham a rotina do período escolar. Menino estudioso e calado, nunca fez muitos amigos. Em vez de brin- car depois das aulas, ele corria para casa e, no pe- queno quarto, fazia seus modelos e móveis para as casas de bonecas das meninas. Em vez de se impres- sionarem com sua perícia, os outros meninos inveja- vam a criatividade e o talento científico de Newton. Isto somente tornava as coisas piores. Mas, pouco Acima: Woolsthorpe Manor, a casa onde Isaac Newton nasceu. À esquerda: cena de uma sala de aula de uma escola típica do século 17. Foi na escola que Newton, finalmente, conquistou o respeito de outros meninos e de seus professores, depois de vencer um valentão em uma briga no recreio.
  7. 7. Até Isaac Newton quis dizer ao mundo que esteve aqui! Seus professores, provavelmente, ficaram furiosos quando o menino gravou seu nome no patamar da janela da Grantham School. Anos depois, porém, quando Isaac Newton tornou-se um cientista famoso, eles preservariam a inscrição como atração para as gerações futuras. "Nesse meio tempo, Mr. Stokes, que Newton tinha em alta consideração, solicitou a sua mãe, muitas vezes com veemência, que o jovem voltasse aos estudos, o canal apropriado para desenvolver suas tendências. Ele disse a Hannah Newton que seria uma grande perda para o mundo assim como uma vã tentativa enterrar um gênio tão promissor em trabalhos rústicos, visivelmente opostos a seu temperamento; que a única maneira pela qual ele poderia preservar ou aumentar sua ventura seria preparando-o para a universidade." W. Stukeley, primeiro biógrafo de Newton 14 antes de completar de 14 anos ocorreu um fato im- portante que provocou grandes mudanças. Isaac envolveu-se em uma briga com o valentão da escola. Ele era muito maior que Isaac e extre- mamente malvisto entre os outros meninos. Ape- sar de ser pequeno e completamente frágil, Isaac ganhou a luta pela astúcia, provocando em seu ri- val um sério sangramento nasal. Depois dessa vi- tória, Isaac se tornou muito estimado, o que o en- corajou a se dedicar firmemente à escola e a ven- cer tanto física quanto intelectualmente. Funcio- nou tão bem que ele logo se tornaria um líder, ga- nhando o respeito dos professores e dos colegas de classe. Lavrador ou erudito? Apesar do talento de Isaac, em 1659 Hannah New- ton decidiu tirar seu filho da escola para traba- lhar na fazenda da família. Se não fosse por dois extraordinários fatos, Isaac Newton poderia ter continuado como lavrador pelo resto de sua vida. O primeiro foi que seu valoroso talento já era re- conhecido por duas pessoas importantes — seu tio e o diretor da escola de Grantham, Henry Stokes. Durante seus últimos anos na Grantham, Isaac se tornara um aluno brilhante, e Henry Stokes o con- siderava o melhor estudante que ele já tivera. Era fácil perceber o quanto Isaac se tornara intelectual; estava sempre lendo livros escolares e arquitetando soluções engenhosas para os problemas. Trabalhava nas teorias dos primeiros cientistas, encontrando res- postas para intrigantes enigmas matemáticos e cu- riosidades científicas. Mas, apesar de seus méritos intelectuais, Isaac era absorto e negligente — o que provocaria o segundo fato: sua mãe se convenceu de que o jovem rapaz era um lavrador absolutamente sem futuro. Então, depois de muita persuasão e da insistên- cia dos dois influentes homens, em 1661, com 18 anos de idade, Isaac ingressou na Universidade de Cambridge. Hannah, a mãe de Isaac, não era pobre, mas não po- dia garantir todo o seu estudo universitário. Então, ele ingressou como uma espécie de "servente" — con- dição em que certas universidades (como a de Cam- bridge) admitiam estudantes que não podiam pagá- las em troca da limpeza dos quartos dos alunos pa- gantes, servindo à mesa e executando trabalhos para seus superiores. No entanto, Newton se esforçava para superar essas humilhações. O que interessava era ga- rantir a universidade, pois este era o passo mais im- portante de sua vida. Nunca mais seria forçado a um trabalho que odiava, como a agricultura. Estaria cer- cado por outros alunos de seu nível — intelectuais e pensadores. E, em três curtos anos, poderia se gra- duar e ser um cientista de verdade. Primeiros dias em Cambridge Ele chegou a Cambridge no dia 4 de junho. Era um belo dia ensolarado e Newton caminhou pela cidade, ao longo das margens do rio Cam, admirando o con- junto de prédios que se estendia ao longo do rio, com seus majestosos gramados se espalhando até a beira da água. Cambridge não era uma grande cidade. Pa- ra qualquer pessoa vinda de Londres, parecia uma sin- gela e pitoresca cidadezinha, mas para Isaac foi um verdadeiro choque. Ele nunca estivera além do vilare- jo de Lincolnshire, e Cambridge, com seus 6 mil ha- bitantes, significava uma mudança drástica. Preparou-se para começar os estudos imediatamen- te. No primeiro dia, comprou um cadeado para sua mesa, um vidro de tinta, um caderno e algumas ve- las que usaria para iluminar o quarto, já que ele cos- tumava trabalhar noite adentro. No entanto, o entusiasmo de Newton foi diminuin- do à medida que percebia não haver se livrado real- mente da desagradável vida pueril da escola, e que muitos alunos eram exatamente iguais aos meninos que pensava ter deixado em Woolsthorpe. Como rí- gido protestante, não perdia tempo bebendo ou jo- gando. Na universidade, Newton deparou com mui- tas coisas pela primeira vez, e imediatamente ganhou fama de jovem enfadonho e muito sério. No entanto, ele logo se acomodou e encontrou um amigo no estudante protestante John Wickins, e os dois dividiam os aposentos no Trinity College, em Cambridge. Biblioteca Wren, no Trinity College, na época em que Newton foi aluno da Universidade de Cambridge. Apesar de seu aspecto tranqüilo, Cambridge — com seus estudantes barulhentos, comerciantes e outros tipos urbanos — deve ter sido, de fato, um choque cultural para Newton. Ele raramente havia se aventurado além da área vizinha ao tranqüilo vilarejo onde nascera.
  8. 8. Depois de poucos meses na universidade, Isaac co- meçou a relaxar um pouco e aderiu à vida de estu- dante e à liberdade que ela proporcionava. Ele não desertou de sua fé, mas, gradualmente, começou a gostar de freqüentar a taverna com John e de um jo- go de cartas com seus amigos. Novas idéias Foi nessa época que Newton começou a formular, em seus aposentos em Cambridge, suas primeiras teorias sobre forças e movimentos, pelas quais ele se torna- ria famoso. Lá, também, ele deu início ao desenvol- vimento das idéias sobre a natureza da luz e como um pedaço de vidro especialmente moldado, chama- do prisma, pode decompor a luz, do vermelho ao vio- leta, nas cores do arco-íris. E foi nas pavimentadas ruas de Cambridge e sob as elevadas torres da cidade, que Isaac Newton co- meçou a pensar em gravidade e a maquinar outras idéias pelas quais alcançaria o reconhecimento uni- versal nos anos futuros. Primeiramente, porém, teria de encontrar uma ma- neira de compreender minuciosamente esses difíceis conceitos. Para isso, Newton sabia que deveria usar matemáticas muito avançadas. Para resolver os mis- térios do universo, precisaria aprender o máximo pos- sível sobre o assunto. E, como o que existia era ainda insuficiente, Newton teria de inventar sua própria ma- temática — o cálculo. Naquele momento, porém, ele precisava continuar com seus deveres na faculdade e ser aprovado nos exames para permanecer em Cam- bridge. Essa era uma proeza digna de nota: concen- trar a atenção nos cursos de Filosofia da universida- de e trabalhar em suas próprias idéias no escasso tempo disponível. Somente dessa maneira poderia conquis- tar o respeito de seus professores. Mais tarde, estaria apto a mostrar ao mundo da ciência o caminho a se- guir nos trezentos anos futuros. Uma feliz descoberta Numa tarde de domingo, no começo da primavera de 1664, Isaac e John Wickins decidiram visitar uma feira que chegara a Cambridge. Entre os espetáculos secundários, barracas de novidades, trapaceiros e artistas, Newton Página anterior: Quando Isaac Newton chegou a Cambridge, desaprovava com veemência a bebida e o jogo, mas, gradualmente, ele mudava seus severos pontos de vista protestantes. Teria sido em tavernas como a mostrada aqui que Isaac e seu companheiro de quarto, John Wickins, bebiam a ocasional cerveja e jogavam cartas com outros amigos da universidade. "De acordo com minhas observações, apesar de Sir Isaac Newton ter um temperamento sério e tranqüilo, eu o vi rir muitas vezes... Ele usava vários provérbios, chegando à zombaria e à perspicácia. Acompanhado, ele se comportava muito agradavelmente; cortês, afável, era fácil fazê-lo sorrir — e até rir... Ele podia ser uma companhia muito agradável e, algumas vezes, até loquaz." W. Stukeley, primeiro biógrafo de Newton
  9. 9. Newton começou suas pesquisas sobre as propriedades da luz depois de deparar com um prisma em uma barraca de uma feira, em Cambridge. Na primeira experiência ele descobriu que, quando a luz branca passa através do prisma, ele a divide compondo um arco-íris. Newton chamou o resultado dessa divisão da luz de espectro. A luz se ordena do violeta ao vermelho, de alto a baixo. fez uma descoberta que teria enorme influência tan- to em seu futuro como no futuro da ciência. Ele estava passando pelas barracas e bancas espa- lhadas, com berloques e quinquilharias coloridas, em animada conversa com John, quando subitamente seus olhos foram atraídos por um estranho objeto, faiscan- do ao sol da tarde. Ficou tocado pela beleza e fascina- do com a delicadeza da superfície do objeto. Imedia- tamente, Newton deu-se conta de que poderia pôr em prática alguma proveitosa experiência e comprou o ob- jeto. Em seu quarto, no Trinity, naquela mesma tarde, começou a fazer as experiências com o prisma. O efeito arco-íris Primeiro, ele correu as cortinas através de todas as janelas, deixando apenas uma aberta. Sobre essa ja- nela sem cortina, colocou um pedaço de cartolina e fez uma diminuta abertura, para que ela pudesse fil- trar para dentro do quarto o brilho da luz solar. En- tão, ele recuou e observou o feixe de luz entrando no quarto escuro, através da pequena abertura. Em se- guida, suspendendo o prisma até o feixe de luz, dei- xou o raio de luz entrar em um lado do prisma e ob- servou as diferentes faixas emergindo dele e brilhan- do sobre a parede branca. A luz natural que havia peneirado no prisma estava dividida como um arco- íris e podia ser vista na parede. Variava do violeta, no alto, passando pelo anil, azul, verde, amarelo e laranja, até o vermelho, embaixo. Newton estava fascinado. As pessoas haviam visto esse fenômeno muitas vezes antes, mas ninguém ha- via realmente investigado o que o causava. Muitos acreditavam que o efeito do arco-íris já estivesse con- tido no prisma e escapasse em função do brilho do sol sobre ele. Cientistas da época perceberam que o vidro estava alterando a luz dentro do prisma, mas não sabiam o porquê. Um prisma era pouco mais que uma novidade ou um brinquedo interessante, mas para Newton significava um grande achado, e ele queria conhecer todos os seus segredos. "Eu mantenho o objeto constantemente à minha frente e espero até as primeiras luzes da aurora se abrirem lentamente, pouco a pouco, em uma total e límpida luz." Isaac Newton Mais experiências Depois de ter produzido, em sua parede, o arco-íris que denominou espectro, Newton pôs-se a testar o que havia observado. A primeira coisa que fez foi blo- quear todas as diferentes faixas saídas do prisma, com exceção de uma: a vermelha. Todas as outras eram separadas do espectro usando um pedaço de cartoli- na com um pequeno orifício que somente permitia a passagem do feixe vermelho. Então, ele recuou e olhou a faixa vermelha sozinha na parede, em dúvi- da sobre o que fazer em seguida. O que aconteceria — pensava — se agora fizesse a faixa vermelha pas- sar através de outro prisma? Poderia ela se dividir em outro arco-íris, como ocorrera com a luz solar que entrava pela janela? Newton comprou outro prisma e colocou-o na tra- jetória da faixa vermelha de luz para ver o que emer- gia do outro lado. Nada de arco-íris. Do lado oposto do prisma não saía nada mais do que a faixa vermelha com que ele o iluminara. Não houve efeito arco-íris, apenas a faixa vermelha isolada. Tudo o que ocorreu
  10. 10. foi um pequeno desvio no caminho que a luz percor- reu dentro do vidro. Esse fato poderia ter apenas um significado: os raios do sol continham todas as diferentes matizes do espectro — violeta, indigo, azul, verde, amarelo, laranja e verme- lho — e mais nada. Era impossível continuar dividindo a luz mais e mais. Se a luz vermelha entrasse no prisma, somente luz vermelha sairia dele. Se se projetasse luz azul no prisma, somente luz azul sairia do outro lado. O primeiro cientista moderno O espantoso era ninguém ter decifrado isso antes. Além do mais, é difícil dizer por quê. O fato simples é que, por serem os prismas considerados brinque- dos, os cientistas nunca se preocuparam em fazer ex- periências com eles. Aqueles que estudaram os pris- mas antes de Newton, no passado, não levaram as coi- sas longe o suficiente para descobrir algo realmente proveitoso e estavam satisfeitos em se encantar com o efeito arco-íris produzido pelo prisma. Isso reque- ria um gênio com a habilidade de Newton para gal- gar um degrau a mais: investigar por que o arco-íris emergiu quando a luz branca incidiu sobre o prisma e, então, ver se as diferentes nuanças poderiam ser separadas infinitamente, exatamente como acontecera com o primeiro feixe luminoso. Newton registrava suas descobertas e conjeturava sobre o que significavam. Ele media a largura de ca- da faixa, alterava a distância entre o prisma e a pare- de e testava todas as possibilidades. Então, e somen- te então, ele poderia colocar todas as suas descober- tas em linguagem matemática, que lhe permitisse for- mular teorias para explicar o que acontecia. Isso era típico de Isaac Newton. Não satisfeito ape- nas em fazer observações, ele sempre traduzia o que via para a linguagem matemática e avançava com teo- rias gerais. Era o que o fazia tão diferente de outros cientistas de seu tempo. Cientistas modernos usam esse método de trabalho e, porque já o usava há tre- zentos anos, Isaac Newton é considerado o primeiro cientista moderno. Newton passou muitos meses trabalhando com seus prismas, maquinando mais e mais experiências em seu quarto, em Cambridge. De vez em quando extenuava-se Página anterior: Newton ficou fascinado com as propriedades do prisma e realizou incontáveis experiências em seus aposentos no Trinity College. Fechando as cortinas e deixando o quarto em semi-escuridão, os efeitos do prisma eram mais fáceis de observar. Ainda quando estudante, ele chegou ao entendimento de como a luz se conduz a partir do seu ponto de origem. "Eu nunca soube que ele tivesse alguma recreação ou passatempo, tampouco um passeio para tomar ar, caminhada, jogo de bola ou qualquer outro exercício que fosse, considerando perdidas todas as horas que não fossem gastas em seus estudos." Dr. Humphrey Newton, assistente de Isaac Newton
  11. 11. Depois de produzir o espectro, Newton decidiu passá-lo através de um segundo prisma. Ele viu uma luz branca surgindo do outro lado e, acertadamente, concluiu que havia recombinado as faixas de luz separadas. A experiência demonstrou que a luz branca era composta de todas as partes do arco-íris. Para provar, ele construiu um círculo com todas as partes do arco-íris (como o da esquerda) e girou-o rapidamente. Como se pode ver, à direita, esse movimento simula o efeito do segundo prisma e faz o círculo parecer branco. com a sobrecarga de trabalho e, em mais de uma ocasião, John Wickins o encontrou esparramado sobre os papéis em sua mesa, caído no sono, depois de lutar com um problema particularmente difícil. Muitas vezes, esque- cia as refeições, e seu gato engordava, comendo o pra- to intocado deixado para esfriar na borda de sua mesa. Depois de concentrados esforços, ele concluiu que nós vemos os objetos porque toda luz que nos circunda é re- fletida ou devolvida, seja o que for que estivermos olhan- do, e essa luz chega aos sensores em nossos olhos. En- tão, ele foi além. Baseado em experimentos, Isaac New- ton descobriu que a luz visível, a luz que nos possibilita ver o mundo, é feita de todas as diferentes nuanças do arco-íris. Quando elas são fundidas, nós vemos uma luz branca. Quando uma parte do espectro se extravia, a luz não mais aparenta ser branca — ela é colorida. Muitos cientistas pararam neste ponto. Mas Isaac sempre mergulhava em um problema até sentir que não havia nada mais para aprender sobre ele. Tendo estabelecido que a luz se originava dos diferentes ma- tizes do espectro, ele quis ver se poderia recombinᬠlos para conseguir a luz branca novamente. Acoplou a cartolina à janela e, outra vez, permitiu que alguma luz passasse através do orifício. Essa luz passou através do prisma exatamente como na pri- meira experiência. Realmente, lá estava o espectro na parede. Desta vez, entretanto, ao invés de bloquear todas, menos a faixa vermelha, ele deixou todo o es- pectro produzido pelo primeiro prisma passar por um segundo prisma, colocado perto do primeiro. Então, com grande ansiedade, ele voltou-se para o lado opos- to do segundo prisma para ver o que havia aconteci- do. Lá estava um solitário feixe de luz branca emer- gindo de sua base de vidro. Newton foi, provavelmen- te, a primeira pessoa na história a juntar todas as co- res do arco-íris em um único feixe luminoso de luz branca. Ele havia desfeito um arco-íris! "Seu café da manhã consistia somente de pão com manteiga e chá, feito com pedaços de casca de laranja fervidos em água que ele adoçava com açúcar. Ele bebia vinho apenas no jantar e, na maioria das vezes, bebia somente água." W. Stukeley, primeiro biógrafo de Newton O círculo giratório Como se todas essas evidências não bastassem, New- ton realizou outra experiência para ter certeza de que suas descobertas teriam crédito. Ele logo compreen- deu que o espectro não é formado de quantidades iguais de cada feixe luminoso — em um arco-íris, há sempre mais azul que vermelho. Então, ele simulou o modo como a natureza combina um arco-íris. Newton recortou um pequeno círculo de cartoli- na, com cerca de 10 centímetros de diâmetro e di- vidiu-o em sete setores de tamanhos diferentes. Os setores representavam as sete faixas visíveis do arco- íris com as quais ele coloriu cada um. Em seguida, acoplou o círculo de cartolina sobre um eixo e girou-o o mais rápido que pôde. Olhando fixamente, de certa distância, parecia branco. Ele havia surpreendido seus próprios olhos. Como o círculo rodava muito rapi- damente, os diferentes feixes luminosos, em suas cor- retas proporções, pareciam fundir-se e, juntos, pro- duzir a luz branca. Newton estava extasiado. Mais e mais refeições eram desperdiçadas enquanto passava longas horas ano- tando detalhadamente suas descobertas para legar às futuras gerações os benefícios de suas experiências.
  12. 12. "Ele se esquecera de dormir e Wickins o encontrara na manhã seguinte satisfeito por ter descoberto alguma proposição e completamente indiferente à noite de sono perdida." Richard Westfall, de sua biografia Nunca em Repouso Uma visão mais clara Newton não publicou seu trabalho imediatamente e suas descobertas sobre a luz não foram conhecidas senão muitos anos depois. Mas, mesmo assim, ou- tros cientistas foram rápidos em tirar vantagens delas. No século 17, óculos eram objetos raros, usa- dos somente pelos ricos e, mesmo assim, de quali- dade sofrível. Poucas décadas depois de suas pu- blicações, as pesquisas de Newton ajudariam a pro- duzir importantes avanços no desenho de lentes e na produção de óculos. O microscópio fora inventado mais de cinqüenta anos antes do nascimento de Newton, mas era um aparelho primitivo, produzindo imagens imprecisas e manchadas. Antes do século 18, a aplicação das descobertas de Newton o transformaria em um ins- trumento sofisticado, propiciando avanços em mui- tas áreas da Biologia e da Medicina. Provavelmente, o resultado mais importante dos estudos de Newton sobre a luz, durante os meses em Cambridge, seria a criação, mais de cem anos de- pois, de uma completa e nova ciência — a Espec- troscopia —, que é o estudo da luz emitida pelas cha- mas produzidas quando um material é queimado. As chamas do fogo aparentam ter uma infinidade de diferentes vermelhos, púrpuras e azuis saltando en- tre elas. A razão disso é que, quando diferentes ma- teriais são queimados, produzem luz composta de diferentes quantidades de cada feixe luminoso do es- pectro. Fazendo com que passe através de um pris- ma, os cientistas podem dividir a luz em suas partes componentes, exatamente como Newton fez com a luz do sol. Dessa maneira, eles podem descobrir qual a substância química existente nos materiais que es- tão sendo queimados. Fugindo da Grande Peste Newton havia concluído todas essas grandes desco- bertas antes de se formar. Em abril de 1664, depois de três anos de estudos, ele se tornaria um aluno da faculdade. Fora promovido da condição de servi- çal e não teria mais que realizar as tarefas esperadas dele, um pobre não-graduado. Um ano depois, em 1665, seria Bacharel em Artes, título concedido auto- maticamente depois de quatro anos de universidade. Significava que ele poderia passar mais quatro anos vivendo no Trinity College, prosseguindo em qual- quer área de conhecimento que desejasse estudar. Newton imediatamente se empenhou em desenvol- ver suas idéias sobre o mecanismo da luz e, ao mes- mo tempo, iniciou suas pesquisas no campo da gra- vidade e sobre a forma como os planetas se movem em suas trajetórias. No entanto, suas primeiras experiências em Cam- bridge tiveram de ser interrompidas. No verão de 1665, uma grande calamidade estava prestes a se abater A Grande Peste de 1665 foi um dos piores desastres naturais da história da Inglaterra. A terrível epidemia atingiu ricos e pobres, velhos e moços, deixando em seu caminho um rastro de horrível sofrimento e o mau cheiro dos corpos em decomposição.
  13. 13. O Grande Incêndio de Londres começou no dia 2 de setembro de 1666, um pouco antes de a peste desaparecer completamente. Começou em uma padaria em Pudding Lane, no centro de Londres. De lá, o fogo se alastrou para tomar a cidade toda e ardeu por quatro dias até se extinguir, deixando mais de 13 mil casas em cinzas. sobre o país. Ninguém poderia evitá-la e contra ela havia uma insignificante defesa — a Grande Peste estava chegando. A peste começou em Londres, onde a população vivia em espaços exíguos e em condições anti-higiêni- cas. Devastou a cidade. Milhares de pessoas morriam com horríveis sintomas. As vítimas tinham uma febre terrível e seus corpos eram cobertos por imensas feri- das supuradas antes de morrerem, lentamente, con¬ sumindo-se era dores. Os cadáveres eram coletados e transportados através da cidade em enormes carro- ças, e então queimados em valas comuns, longe das principais áreas habitadas. Em alguns distritos, os mortos e agonizantes ultrapassavam o número de vivos. Então, durante os meses quentes de 1665, a peste começou a se espalhar além da capital. Pessoas saíam de Londres carregando a terrível doença para outras cidades e infectavam suas po- pulações. Por volta de junho de 1665, Cambridge se tornou muito perigosa para viver, e a universi- dade foi fechada. Junto com os outros estudantes, Newton deixou Cambridge. Voltou para Lincolns- hire, onde pôde continuar seus estudos na casa da fazenda.
  14. 14. René Descartes foi, provavelmente, o maior cientista e filósofo francês do século 17. Apesar de ter morrido quando Newton estava com apenas 7 anos de idade, sua obra sobreviveu à sua morte e representou as idéias da Nova Ciência, que deitaram os fundamentos para o trabalho monumental de Newton. Em particular, as descobertas de Descartes em geometria tiveram uma grande influência sobre Newton, enquanto esteve em Cambridge. De volta para casa Durante o último ano passado no Trinity College, Newton havia trabalhado arduamente. Depois de ob- ter sua graduação, tivera mais tempo livre para se dedicar aos interesses próprios. O primeiro obstá- culo a transpor para desenvolver suas idéias era sua carência em matemática avançada. Apesar de o estudo de matemática ser uma parte importante de seu curso, existiam bem poucos mate- máticos no mundo que tivessem desenvolvido alguma coisa parecida com as técnicas de que ele necessita- va. Mas havia alguns, e ele conseguiu acesso aos li- vros deles nas grandes bibliotecas de Cambridge. Escolhendo entre as estantes, Newton descobriu trabalhos do famoso filósofo e matemático fran- cês René Descartes e do filósofo britânico Henry More. Esses homens lideraram a "Nova Ciência", um audacioso e criativo movimento de pensado- res espalhados pela Europa, que estavam tentan- do derrubar as fronteiras da ciência e da matemá- tica moderna. O jovem Newton, então com 23 anos de idade, ficaria surpreso se lhe dissessem que em poucos anos ele também seria um dos mais respeitados membros desse "clube" exclusivo. Em Cambridge, no começo de 1665, Newton leu tudo o que conseguiu das obras desses pensadores e, quando não pôde encontrar o que necessitava pa- ra suas primeiras teorias sobre a luz e a mecânica, ele achou uma saída: criou sua própria matemática. Foi nessa época, quando a epidemia fez de Cam- bridge um lugar muito arriscado para viver, que ele alcançou os primeiros poucos degraus do desenvol- vimento de suas teorias. A paz e o isolamento de Lincolnshire serviram para nutrir seu dom criativo. No final do verão, aconteceria o extraordinário salto à frente, quando a maçã caiu sobre sua cabe- ça, e Newton começou realmente a se envolver com a teoria da gravitação. Gravidade Em Cambridge, ele estivera brincando com a idéia de que algumas forças da natureza agem a distância. A idéia de um objeto ser afetado por outro sem esta- rem conectados por arames ou cordas era tão estra- nha que poucos cientistas a imaginaram antes. Mas aumentava a evidência de uma força que fazia isso — a força que mantém os planetas em suas trajetó- rias, por exemplo. Havia, definitivamente, uma atra- ção estranha entre os objetos, invisível para o olho. Newton se perguntava de que maneira podiam os pla- netas ficar orbitando em torno do Sol e a Lua em torno da Terra. Não havia cordões sustentando a Terra e a Lua juntas, então, como poderiam essas coisas acontecer, a não ser que alguma força desconhecida e invisível estivesse em ação? Quando a maçã caiu da árvore, no jardim de sua mãe, e aterrissou na cabeça do jovem gênio, Isaac Newton soube que aquela maçã havia sido atraída para a terra pela mesma força invisível que segurava os planetas e a Lua em suas órbitas — a força da gra- vidade. A terra estava exercendo uma força de atra- ção sobre a maçã e puxou-a para si, da mesma for- ma que o Sol a exerce sobre os planetas, e a Terra, sobre a Lua. Mas, se fosse esse o caso, por que os planetas não se espatifavam de encontro ao Sol nem a Lua se despedaçava de encontro à Terra, da mesma forma como havia acontecido com a maçã de encon- tro ao chão? O balde de água Newton lutou com esses problemas durante dias. En- tão, justamente quando estava se preparando para re- tornar à universidade, a verdade o surpreendeu. Por alguma estranha razão, naquele exato momento ele re- cordava um jogo praticado na escola. Todas juntas, as memórias voltaram em profusão. Elas retornavam uma a uma para estacionar no meio de um pátio, on- de ele segurava uma corda amarrada à alça de um balde d'água. A idéia era girar o balde pelo final da corda tão depressa quanto pudesse. Para ganhar, o jogador precisava rodopiar o balde em volta de sua cabeça sem derramar uma gota de água. Todos ficavam atônitos com o fato de a água sempre se manter no balde com o movimento giratório. Este era justamente o "flash" de memória de que ele precisava. Subitamente, tudo fazia sentido. Tinha de "Newton reconheceu sua própria capacidade porque compreendeu o significado de seus empreendimentos. Ele não, se mediu meramente pelos padrões de Cambridge. Ele se comparou aos mestres da ciência européia cujos livros lera." Richard Westfall, em sua biografia Nunca em Repouso "Depois do jantar, com a temperatura se tornando morna, nós fomos ao jardim e tomamos chá, sob as sombras de algumas macieiras, somente ele (Newton) e eu. Em meio a outras conversas, ele me disse que se encontrava na mesma situação de quando, anteriormente, a noção de gravidade se formara em sua mente, provocada pela queda de uma maçã, quando ele se sentara sob a macieira em estado contemplativa Por que aquela queda sempre perpendicular ao chão? — pensava ele consigo mesma" W. Stukeley, primeiro biógrafo de Newton
  15. 15. Edwards White, astronauta da Nasa, flutua livre da ação da gravidade, acima da Terra. No espaço, os corpos (incluindo seres humanos) sofrem uma atração gravitacional em direção à Terra próxima de zero. 30 existir outra força, com o efeito de impulsionar os planetas, e que era igual à força de atração do Sol. Esta força de impulsão é a mesma que mantém a água no balde quando ele está girando. Newton chamou esta força de centrífuga e afirmou que ela só ocorria quando um objeto girava em torno de outro, rapida- mente. O objeto em movimento estava constantemente escapando das garras da gravidade. Foi justamente por isso que a maçã não flutuou sobre sua cabeça. Ela não estava girando em torno da Terra, como a Lua; então, ela não sofreu a ação da força centrífuga e foi puxada para o chão por causa da gravidade. De volta a Cambridge Por volta de 1667, a peste havia acabado e Cambrid- ge estava segura outra vez. A universidade foi rea- berta e, em março, Newton retornou a seus aposen- tos no Trinity College. Assim que se instalou, começou a trabalhar na teo- ria que havia elaborado pouco antes de deixar Lin- Acima, à esquerda: Um desenho do século 19, satirizando a Teoria da Gravidade, de Newton. Acima: O ônibus espacial Atlantis, lançado do Centro Espacial Kennedy. Apesar de a viagem de uma nave espacial necessitar de cálculos incrivelmente apurados, a teoria de Newton sobre a gravitação é usada, quase inalterada, para programá-la. 31
  16. 16. "Newton foi o primeiro a ver claramente que uma explicação, se necessária ou possível, de qualquer modo chega à etapa final. Ele tomava os fatos conhecidos, formava uma teoria, que se adaptava a eles e poderia ser expressa em termos matemáticos, deduzia a conseqüência lógica e matemática da teoria, comparava novamente com os fatos pela observação e experiência, e via que a concordância estava completa." W.C, Dampier colnshire. Ele manuscrevera fórmulas matemáticas para ver se sua idéia poderia funcionar. Depois de semanas de esforço concentrado, havia completado os cálculos e constatou que estava certo. Havia uma força invisível em ação que mantinha os planetas em seus cursos. Não satisfeito com esses avanços, ele queria saber mais sobre a força misteriosa. Percebeu que a força da gravidade se tornava mais fraca quanto mais lon- ge um corpo estivesse do outro. Ele sabia, por exem- plo, que os planetas mais distantes do Sol sentiam uma atração menor que aqueles mais próximos. Co- mo se dava a mudança de intensidade? Usando a matemática avançada que havia desen- volvido antes de deixar Cambridge, ele deduziu que se um planeta estivesse duas vezes mais longe do Sol do que outro, ele sofreria somente um quarto da for- ça da gravidade. Se fosse três vezes mais distante, so- freria apenas um nono da força. Conforme os números surgiam de sua caneta, ele instantaneamente compreendia o que aquilo signifi- cava. Se os números estivessem corretos, a força da gravidade obedecia a uma "lei do inverso do qua- drado". Em outras palavras, se a distância entre ob- jetos fosse dobrada, a força de atração entre eles se- ria um quarto do que era antes, já que 2X2 = 4. Se a distância fosse triplicada, a força seria um no- no, já que 3 X 3 = 9. Se a distância fosse quatro vezes superior, a força seria de um dezesseis avós da medida original, porque 4 X 4 = 16. A palavra "in- verso" simplesmente significa que o 4, 9 ou 16 vêm abaixo da linha em uma fração (em outras palavras, eles se tornam o denominador de uma fração). Bolsa de estudos Essa descoberta significou um grande avanço. Os cien- tistas, antes de Newton, haviam imaginado tal força invisível na natureza, mas ninguém se esforçara para descobrir como ela funcionava e, ainda menos, co- mo mudava de intensidade em distâncias diferentes. Graças a todas suas descobertas com a luz — antes da epidemia — e de sua nova matemática, seis meses depois do retorno à universidade de Cambridge, New- ton, então com 25 anos de idade, foi promovido para a ilustre posição de pesquisador do Trinity College. Foi uma subida meteórica, possível graças à sua crescente amizade com o professor de Matemática do Trinity — Isaac Barrow. Os dois Isaacs formavam um estranho par. Barrow era extrovertido, enquanto New- ton era tímido e retraído. Entretanto, eles trabalha- ram juntos e se tornaram amigos, além de colegas. Barrow compreendeu o potencial de Newton depois de conhecer o esforço que ele havia feito durante os anos da peste, mas seria a publicação de um novo trabalho do matemático dinamarquês Nicolas Mer- cator que atrairia a atenção do resto do mundo cien- tífico para o talento de Newton. Em 1668, Mercator publicou um livro de matemá- tica chamado Logarithmotechnia. Poucas semanas de- pois, Newton recebeu uma cópia do livro e, depois de algumas horas de leitura, ficou apavorado. Mer- cator escrevera sobre a matemática que ele, Isaac New- ton, havia descoberto poucos anos antes da epide- mia. Newton anotara suas invenções mas não publi- cara as conclusões. A única pessoa que sabia ter sido Newton o primeiro a fazer essas descobertas era o professor Barrow. O que faria ele? Newton não poderia deixar outro matemático receber o crédito por todo o trabalho rea- lizado por ele antes de deixar Cambridge, em 1665. A maioria das pessoas divulgaria imediatamen- te que haviam feito a descoberta três anos antes. Mas, em certos casos, Isaac Newton era um homem muito peculiar. Como muitos gênios, não abordava Acima: Diagrama ilustrando a Teoria da Gravidade de Newton. A força de atração entre os corpos depende da massa dos corpos e da distância entre eles. Isto é representado pela equação F = G m m /d, onde G significa o poder de gravidade, m e m são as massas dos corpos e d a distância entre eles.
  17. 17. as questões da mesma forma que a maior parte das pessoas. Ele sempre demonstrava cautela e mesmo reserva em permitir que outras pessoas conhecessem seu trabalho e esse tipo de atitude o acompanhou até a velhice. Mas, não fosse pelo fato de sua vaidade o impedir de continuar calado, talvez ele nunca rece- besse o crédito por suas descobertas em Matemática. Página anterior: Esta pintura é um apurado retrato do jovem Newton, cansado e abatido pelas pressões de sua inexorável busca das leis secretas da natureza. Os planos de Newton Ele tinha um plano. Pediu ao professor Barrow para publicar seus manuscritos originais, anonimamente, e fazê-los circular entre seus colegas mais influentes, cm Londres e na Europa. Somente quando essa pu- blicação fosse aceita como o trabalho original (ante- rior ao de Mercator), Barrow estaria autorizado a anunciar o nome do autor. Foi o que aconteceu. Em dois dias, Newton tinha os manuscritos originais organizados e o professor Barrow os fez circular. Em seu primeiro trabalho pu- blicado, Newton explanou suas idéias com maiores c mais precisos detalhes do que o matemático Mer- cator fizera cm seu livro, e, em poucas semanas, to- da a comunidade científica havia aceito sua versão da história. Somente então foi revelado o nome do autor e Isaac Newton tornou-se renomado por seus avanços em Matemática. Professor de Matemática Pouco tempo depois, seu amigo e grande defensor, Isaac Barrow, decidiu se aposentar como professor de Matemática do Trinity para prosseguir seus estu- dos particulares. Ele nomeou Newton seu sucessor. Os diretores da universidade concordaram com a es- colha e, com 26 anos de idade, Isaac Newton tornou-se o mais jovem professor de Matemática de todos os tempos de Cambridge. Era um posto importante. Agora, seu trabalho se- ria tomado com seriedade e ele não necessitaria mais recorrer a métodos secretos para convencer as pes- soas, como fizera no episódio de Mercator. Mas, Newton não era um gênio em tudo. A função de professor exigia pronunciamentos de discursos al- gumas vezes por ano, mas ele era um orador limita- do. A assistência diminuía gradualmente e, numa "Em matemática, Sir Isaac Newton podia algumas vezes ver quase por intuição, mesmo sem demonstração, como foi o caso da famosa proposição no seu Principia, de que todos os paralelogramas circunscritos sobre o diâmetro conjugado de uma elipse são iguais..." William Whiston
  18. 18. Página seguinte, embaixo: O telescópio refletor que Newton desenhou na década de 1670 era muito superior ao primário telescópio construído por Galileu. Acima e na página seguinte, no alto: Galáxias a milhões de anos-luz da Terra. O desenvolvimento de telescópios sofisticados, baseado nos princípios de Newton, possibilitou aos astrônomos enxergar mais além, no espaço, como nunca antes. 36 ocasião que se tornou famosa, ele fez um discurso para uma sala vazia, tendo apenas as paredes como ouvintes. Por outro lado, o posto se ajustava perfeitamente a ele. Pagava um salário razoável e ele tinha apenas que dar poucas instruções e assistir a reuniões e ceri- mônias ocasionais. Um dos principais benefícios de ser professor do Trinity era a liberdade e o tempo pa- ra realizar suas próprias investigações. O telescópio refrator de Galileu O primeiro telescópio fora inventado mais de 60 anos antes, em 1608. Apesar de não ter inventado o aparelho, o notável cientista italiano Galileu Ga- lilei tornou-o popular. Galileu sabia que a luz se movia em linhas retas e, também, que, quando a luz de um objeto dis- tante chegava à superfície de uma lente, ela se tor- nava curva devido ao vidro da lente. Então, se um observador colocar um olho no outro lado da len- te, a luz que chega até esse olho aparenta vir de um objeto muito maior. Galileu chamou seu telescópio de "telescópio re- frator". Consistia de duas lentes colocadas uma em cada extremidade de um tubo. A lente mais distante é chamada "lente objetiva" e a mais pró- xima ao olho, de "lente ocular". A lente objetiva focalizava a luz dentro do tubo e a lente ocular ampliava o objeto distante, inclinando a luz vin- da dele. Este tipo de telescópio funcionou muito bem e as notícias sobre a invenção se espalharam por toda parte. Em poucos anos, os telescópios refratores já eram usados por astrônomos em toda a Euro- pa para estudar a Lua e os planetas do sistema solar. Um novo tipo de telescópio No começo da década de 1670, Newton construiu um novo tipo de telescópio, ao mesmo tempo di- ferente e mais potente. Consistia de um grande espelho na extremida- de de um tubo fino. Era um tipo especial, curvo, chamado espelho côncavo. Se você o olha de frente, a curva se afasta — quase como quando se observa o interior de uma caverna diminuta. Olhando-se por trás, ela cresce em sua direção. Newton percebeu que, se a luz vinda de um ob- jeto distante, como um planeta, atingisse esse es- pelho especial, ela seria rebatida para um ponto em frente dele. O espelho produzia o mesmo efei- to que o da lente ocular, no telescópio refrator. A lente fazia a luz parecer vir de um objeto muito mais distante. Se a luz fosse, então, refletida para dentro de um ampliador ao lado do tubo, o obser- vador poderia ver uma imagem ampliada do pla- neta. Newton denominou seu invento de "telescó- pio refletor".
  19. 19. O surpreendente telescópio de Newton era revolu- cionário e mais potente que a maioria dos telescó- pios refratores — e ele o construiu com suas próprias mãos. Esmerilhou as lentes, formatou e poliu o es- pelho, construiu o tubo e até desenhou e fabricou os próprios instrumentos! As habilidades manuais apren- didas quando criança, criando maquetes e miniatu- ras, em Lincolnshire, tornaram-se muito úteis. A Royal Society começou com reuniões esporádicas, mas logo que Newton se tornou seu presidente cresceu rapidamente, tornando-se uma instituição respeitada e prestigiada. Aqui podemos ver uma reunião da Royal Society durante o período da presidência de Newton. Ele aparece no centro do desenho presidindo uma sessão. A Sociedade Real O telescópio refletor de Isaac Newton fora uma sen- sação e, se ainda não estavam convencidos, outros cientistas da época compreenderam então que tinham um verdadeiro gênio em seu meio. No começo de 1672, Newton foi convidado para membro da distin- ta e seleta Royal Society (Sociedade Real). A Royal Society consistia em um pequeno círculo de cientistas veteranos que haviam formado um gru- po, em 1660, quando Newton estava com apenas 18 anos. Eles tinham o apoio do rei Charles II e, entre seus membros, estavam homens importantíssimos e famosos como o químico Robert Boyle e o cientista c arquiteto Christopher Wren, que construiu a Cate- dral de São Paulo, em Londres. Um convite para juntar-se a essa categoria de cientistas era um gran- de privilégio, e Newton agarrou a chance. Desentendimentos Em fevereiro, logo após passar a integrar a Royal So- ciety, Isaac Newton, então com 30 anos, pronunciou sua primeira palestra. Envolvia a demonstração de uma de suas teorias para um auditório, na sociedade, acom- panhada de uma pequena publicação. Newton escolheu falar sobre sua teoria da luz e do espectro. Foi nesse pri- meiro debate que ele se encontrou (e discutiu) com ou- tro grande cientista da época, Robert Hooke, que se tor- naria, mais tarde, secretário da Royal Society. Os dois homens eram respeitados cientistas e im- portantes personalidades, mas abordavam a ciência de maneiras totalmente diferentes e nunca se haviam visto frente a frente. Cada um estava convencido de que seus métodos eram os acertados. Newton sempre fora muito cuidadoso e meticulo- so, perseguindo um problema até conseguir a resposta, aprendendo o máximo possível em suas pesquisas. Hooke era um excelente cientista que trabalhava em várias diferentes questões ao mesmo tempo. Entre- tanto, ele não explorava cada uma com tanta profun- didade, como fazia Newton. Não era apenas essa a razão de seus desentendi- mentos. Havia, também, uma questão de rivalidade profissional. Hooke considerava-se um especialista em luz. Dis- cordava da teoria de Newton e defendia suas próprias idéias. Pela primeira vez em sua vida, Isaac Newton se confrontava com um igual no mundo científico. Por muitos anos as rixas conturbaram a Royal So- ciety e a comunidade científica em geral. E, desde aquele primeiro encontro, os dois homens nunca pu- deram ser amigos — tornaram-se inimigos. Alquimia Em Cambridge, Newton levou adiante seus estudos, em segredo. A Royal Society tomava um pouco de seu tempo e as estradas barrentas e esburacadas torna-
  20. 20. Pagina seguinte: Um laboratório de alquimia. De tempos remotos até o século 18, a Química era envolta em mistério. Alquimistas eram pouco mais que feiticeiros em seus métodos. Eles acreditavam que metais sem valor podiam ser transformados em ouro e que podiam misturar poções mágicas para se tornarem, e outras pessoas também, imortais. Até que, no século 18, químicos autênticos como John Dalton demonstraram que a alquimia se baseava em falsas idéias. Então, essas teorias antiquadas desapareceram para sempre. "Precaução, prudência e reserva eram os elementos naturais do caráter de Newton. Alguma tendência à arrogância, como a propensão ao menosprezo pelo convívio social, era logo superada. Erguendo-se do mais baixo extrato da pequena nobreza fundiária (seu pai era incapaz de assinar o nome), Newton encontrou pouca compreensão familiar em relação a seus méritos intelectuais: é sempre menos fácil viver com um gênio que admirá-lo postumamente." Rupert Haíl vam as viagens em carruagens de rodas de madeira, desconfortáveis e cansativas. Ele somente faria a longa jornada quando precisasse, o que era raro. Por causa de todas as discussões e disputas, ele de- cidiu deixar a Física e a Matemática por um tempo e passou a dedicar-se a pesquisas em outras áreas da ciência. Por muitos anos, o tema que mais ocupou seus pensamentos foi a Alquimia — a precursora da Química. Alquimistas não eram cientistas. Assemelhavam- se a mágicos ou curandeiros, pretendendo realizar o impossível — formulando poções para conseguir a imortalidade, "filtros de amor" e curas milagrosas. Newton não gostaria de ser incluído entre eles. Os alquimistas eram descuidados e desorganizados com seu trabalho. Guardavam poucos registros de suas des- cobertas e não compreendiam realmente o que esta- vam fazendo. Newton era o oposto, e a única razão para envolver-se com tais coisas era a ânsia infinita de conhecimentos. Ele queria saber tudo e qualquer área de estudo o interessava. Os segredos da alquimia eram impalpáveis. Ele pô- de ver que vários amadores dedicados ao assunto, pelo mundo afora, ocupavam-se da alquimia de maneira terrivelmente desorganizada. Newton estava conven- cido de que poderia contribuir valiosamente com es- sa vasta e inexplorada área da ciência. O cientista cauteloso O que fazia Newton tão diferente de qualquer outro que se dedicava à área da alquimia era sua incrível meticulosidade e cautela. Ele anotava todas as suas descobertas e apoiava os conceitos com experiências. Várias pessoas consideram Isaac Newton o primeiro cientista de verdade por causa de seus cuidadosos mé- todos e porque, por ter usado a Matemática para des- crever as coisas, pôde provar a partir da experiência. Ele foi o primeiro a agir assim e muitos o conside- ram o fundador da ciência moderna como nós a co- nhecemos hoje. Newton usou seus métodos na alquimia, mas, ao contrário de seu trabalho em Física e Matemática, ele não fez grandes avanços em Química. Dia após dia
  21. 21. ele permaneceria em seu laboratório no Trinity. Ele havia formado sua própria coleção de frascos, co- pos, tubos e condensadores e arquitetava experiência após experiência. Mas não teve muita sorte. Os se- gredos da Química sempre o enganaram e, depois de vários anos de pesquisa, ele conseguiu bem pouco. Então, em uma tarde morna de junho de 1679, aconteceu algo para alterar o curso de sua vida e pôr fim a seus estudos de alquimia. Estava no laboratório, como de costume, combinando pro- dutos químicos e misturando tubos de testes de so- luções, quando bateram à porta. Era um mensa- geiro, a cavalo. Entregou a Newton um envelope contendo uma única folha de papel. Ele abriu e leu o conteúdo. Depois de passar os olhos rapida- mente pelas primeiras palavras, tomou conhecimen- to da terrível verdade: Hannah Newton, sua mãe, estava morrendo. "Newton (...) era obcecado pelo ideal do rigor e dificilmente se convencia de que alguma coisa estivesse pronta para publicação." Richard Westfall, em sua biografia Nunca em Repouso De volta a Lincolnshire Durante os seis meses seguintes, Newton não pôde pensar em alquimia nem mesmo em suas queridas Física e Matemática. Todo o seu tempo foi subita- mente ocupado com os assuntos da propriedade de sua mãe. Ele e seu jovem meio-irmão, Benjamin Smith, o filho de seu odiado padrasto, eram os úni- cos herdeiros. Foram vários meses para organizar o inventário da casa e da fazenda. Benjamin era um jovem irrespon- sável, em quem não se poderia confiar para admi- nistrar a herança. Para tornar a situação pior, o jo- vem rapaz estava doente e acamado, e Newton teve de dar ordens à governanta e cuidar da administra- ção geral da fazenda. Foi apenas no começo de 1680 que ele transferiu a propriedade para um adminis- trador de confiança e retornou à cultura e a suas ex- periências no Trinity. Retorno à Mecânica Retornando a Cambridge, Newton tomou uma deci- são. Colocaria de lado seus experimentos de alqui- mia, por enquanto. Havia feito mais do que o possí- vel e precisava voltar-se para outros assuntos. Em Londres, os debates com Robert Hooke esta- vam se tornando cada vez piores. Newton esforçava- se para não perder a calma em público. Durante al- guns anos, cartas furiosas continuavam sendo troca- das entre Hooke, em Londres, e Newton, em Cam- bridge. E tornavam-se cada vez mais iradas. Hooke não conseguia aceitar os enunciados de Newton e de- clarava continuamente que as coisas com as quais con- cordava ele — Hooke — havia inventado antes. Era o que acontecia com as leis do movimento, que New- ton estava desenvolvendo. Apesar de nunca competirem em público, as car- tas entre Newton e Hooke eram mordazes. Em uma ocasião, quando Hooke alegou que havia descober- to primeiro as teorias de Newton, este escreveu para o secretário da Royal Society: "Hooke não tem feito nada e mesmo assim escre- ve como se conhecesse e tivesse sugerido tudo, me- nos o que precisa ser determinado pelo esforço dos cálculos e observações, esquivando-se dessa labuta Uma das diferenças entre Newton e a maioria dos cientistas que o precederam era seu meticuloso método de trabalho. Ele entendia que a ciência, especialmente a Física, era matéria exata que devia ser abordada de modo estritamente disciplinado. Uma vez que o experimento fosse esquematizado, ele o repetia várias vezes a fim de eliminar os erros ou qualquer possibilidade de acaso — e então guardava registros impecáveis de suas descobertas.
  22. 22. As Leis da Mecânica de Newton em ação: Aqui pode-se ver as bolas de um brinquedo colidindo conforme o vaivém periódico. O movimento das bolas demonstra as leis que Newton incluiu no livro Principia — os princípios que governam o movimento das bolas são os mesmos que ditam o curso de um carro de corrida, de um avião supersônico ou de uma nave interplanetária. Página seguinte: Principia foi descrito como o maior trabalho da história da ciência. Em um único volume, Newton estabeleceu os fundamentos do estudo da Mecânica para os trezentos anos seguintes. Suas teorias, contidas no Principia, também conquistaram a imaginação popular. Foi um sucesso imediato dentro da comunidade cientifica, por toda a Europa, e, ainda em vida, Newton se tornaria amplamente aceito como o mais importante gênio científico da Inglaterra. em razão de seus outros negócios; entretanto, ele de- veria, de preferência, ter-se justificado por motivo de incompetência". Os dois homens se encontravam muito raramente, a não ser nas reuniões da Royal Society e, mesmo as- sim, normalmente, havia um gélido silêncio entre eles. Certa vez, Newton escreveu para seu amigo Edmund Halley dizendo que Hooke não era mais que um "si- mulador" e um "ganancioso". Mas, algo de bom surgiu dessa questão. Newton ficou tão aborrecido com as constantes declarações de Hooke de que fora o primeiro a descobrir suas teorias do movimento que o orgulhoso homem se lan- çou de coração e alma em suas pesquisas. Apesar de seu orgulho e de sua raiva, Newton ain- da colocou obstáculos à publicação de seu traba- lho. Seus amigos, constantemente, o repreendiam: "Se você está tão irritado com Hooke, por que não publica sua tese e não o desmascara de uma vez?" Newton sempre se queixava de ainda não estar pron- to para isso. Até que seu amigo mais íntimo decidiu intervir. Um amigo persuasivo Em maio de 1684, o amigo da maior confiança de Isaac Newton, o cientista Edmund Halley, fez uma viagem especial de sua casa, em Londres, a Cam- bridge. Sua missão era persuadir Newton, de uma vez por todas, a publicar as conclusões de seu tra- balho sobre a Mecânica — a ciência do movimento dos corpos —, que ele vinha desenvolvendo lenta- mente, desde a Grande Peste. No início, Newton não se convenceu. Não se sen- tia preparado para publicar um trabalho inacabado. Mas Halley tinha um par de curingas na manga. Primeiro, ele sugeriu que Newton não publicasse simplesmente um pequeno livreto de idéias meio aca- badas. Tinha uma sugestão muito maior. Ele, Ed- mund Halley, financiaria a publicação de um livro descrevendo todas as teorias que (como secretamen- te sabia) seu amigo havia formulado. E também con- venceu Newton de que, a menos que agisse rapida- mente, outros poderiam fazê-lo, repetindo-se o epi- sódio de Mercator, ocorrido seis anos antes.
  23. 23. "O grande trabalho de Isaac Newton, Princípios Matemáticos, que ele escreveu em apenas oito meses, foi publicado em 1687. Ele incorpora todos os seus estudos sobre a Mecânica e é respeitado por muitos por ser o mais grandioso trabalho científico já publicado." James Carvell, no livro Nomes Famosos da Engenharia Depois de muito argumentar, Edmund Halley dei- xou Cambridge com a promessa de Newton de se dedicar inteiramente a escrever o relato total de suas maiores descobertas. O auge do avanço científico Newton demorou dois anos para acabar seu livro, escrevendo dia e noite para completar o trabalho. No dia 28 de abril de 1686, o livro finalmente es- taria pronto: Philosophiae Naturalis Principia Ma- thematica (Princípios Matemáticos da Filosofia Na- tural) geralmente citado como Principia (Princípios). O livro foi enviado à Royal Society naquela mesma tarde e trechos dele foram lidos para os cientistas, apesar do autor haver decidido não comparecer. Para a maior parte dos cientistas reunidos na Arun- del House, a sede da Royal Society, o livro foi uma revelação. Descrevia os conceitos de Newton sobre a gravidade, a força centrífuga e como as duas se relacionam. Tanto quanto idéias mais antigas, o li- vro trazia novas propostas em profusão. Entretanto, o que o Principia continha de mais valioso eram os conceitos que se tornaram conhecidos como as Leis da Mecânica de Newton, ou Leis do Movimento. Inércia Há três leis da Mecânica (veja na página 62) descri- tas no Principia, mas a primeira, que se ocupa do conceito da inércia, tem aplicação mais ampla. Inércia é o termo dado para a tendência de todos os objetos de resistir à mudança ou ao movimento. Para movimentar um objeto, tem-se que aplicar uma força sobre ele, para que supere sua inércia. 'Inér- cia" é a palavra usada para descrever o estado de uma pessoa preguiçosa — os preguiçosos têm que superar sua inércia para fazer alguma coisa. Newton escreveu que por causa dessa inércia to- dos os objetos continuam em estado de repouso ou movendo-se em uma linha reta, a menos que sejam afetados por uma força exterior. É fácil constatar que essa afirmação é verdadeira. Se uma bola perfeitamente lisa for rolada ao longo de uma superfície perfeitamente lisa, e não ventar ou aparecer outra força em ação, a bola poderá, teori- camente, continuar rolando para sempre. Certamente, na vida real a bola tenderá a diminuir a velocidade e, eventualmente, parar — por causa de forças ex- ternas, como a fricção e as correntes de ar. O predecessor imediato de Newton, no campo da Mecânica, foi o físico italiano Galileu. Ele havia es- tudado as propriedades da queda dos objetos, mas ninguém antes de Newton imaginara por que uma força tinha que ser aplicada a um objeto em repou- so para colocá-lo em movimento. Nova sabedoria Hoje, noções como força ou inércia são admitidas sem restrições. Elas parecem óbvias. Na época de Newton, a noção de forças e da aplicação de ener- gia para superar a inércia dos objetos era idéia to- talmente nova. Mil anos antes de Newton, o filósofo grego Leu- cippus havia formulado a Teoria da Causalidade. "Nada acontece sem uma causa, mas tudo com uma causa e por necessidade." Isto parece uma declaração óbvia, mas terrivelmen- te vaga. Newton defendeu a idéia de que é preciso a ação de uma força para que um objeto vença a inércia ou mude sua trajetória. Ele provou essa tese usando a geometria e prognosticou o efeito causado pela aplicação de forças de várias intensidades so- bre diferentes objetos. É onde a ciência "real" de Newton era tão diferente da filosofia dos gregos e dos pseudocientistas de antes da época de Galileu. Newton estabeleceu leis que poderiam ser aplica- das para prever acontecimentos com extraordinária exatidão. A mecânica de Newton era metódica, ba- seada em sólidos e simples princípios fundamentais, leis irrefutáveis que podiam ser aplicadas nos mais complexos e elaborados problemas — tais como o envio de naves espaciais aos planetas ou alguma coisa relativamente simples como os movimentos de uma bola de bilhar sobre uma superfície plana. Realmente revolucionário nas descobertas de New- ton era o conceito de que um objeto se movimenta ou modifica o trajeto em função das forças externas "75o absorto, tão sério em seus estudos que comia muito frugalmente; mais ainda, freqüentemente esquecia de comer; tanto que, entrando em seu quarto, eu encontrei seu prato intacta Quando lhe lembrei, ele respondeu: 'Esqueci!' — e então, indo para a mesa, comeu um bocado ou dois, em pé; por isso, eu não posso dizer que alguma vez o tenha visto sentado à mesa por vontade própria..." Dr. Humphrey Newton, assistente de Isaac Newton
  24. 24. agindo sobre ele, e não, como as pessoas pensa- vam, graças ao resultado de uma variação interna do próprio objeto. Algumas vezes, entretanto, é a combustão de gases no motor de um avião que o faz se movimentar, mas é a força, ou impulso, que o motor exerce sobre o ar que o leva a vencer sua inércia e voar. Um conceito prático Poucos anos depois da publicação do Principia, o conceito da inércia, ao lado das duas outras leis, já havia começado a transformar o mundo de ou- tros cientistas e engenheiros. Eles adotaram as leis de Newton em projetos de máquinas e equipamen- tos científicos, relógios e invenções dotadas de ro- das, qualquer coisa que envolvesse partes móveis. As leis tornaram possível descobrir se uma má- quina funcionaria corretamente mesmo antes de ser construída. Desde essa época, o pensamento científico mudou fundamentalmente — nunca mais seria o mesmo. Página anterior, no alto: A aplicação das teorias de Newton em nossos dias se estende às áreas de engenharia e ciências. Estas fotos mostram exemplos diários da engenharia moderna, que se vale das leis da Mecânica e da Dinâmica, reveladas por Newton no livro Principia. O vasto conhecimento tecnológico necessário para desenhar e construir pontes suspensas e levantar arranha- céus é fundamentado nos princípios sedimentados há mais de três séculos por Newton. Sem a compreensão das leis da Mecânica, a máquina a vapor nunca teria ido parar sobre trilhos.
  25. 25. Isaac Newton assentou os fundamentos para toda uma nova era de invenções científicas, preparando o cami- nho para a grande Revolução Industrial. As leis da Mecânica de Newton tornariam possível ao engenhei- ro britânico Isambard Kingdom Brunel construir seus enormes navios a vapor e pontes suspensas no século 19. Sem essas leis de Newton, James Watt poderia não ter fabricado seu primeiro motor a vapor operacio- nal, menos de 100 anos depois da publicação do Prin- cipia, e a estrada de ferro nunca teria sido construída. Aplicações recentes Arquitetos e construtores também se beneficiaram com o Principia. As leis de Newton ajudaram a re- solver os problemas da construção de estruturas mo- dernas e sólidos arranha-céus como o Empire State Building, de Nova York. As leis de Newton são, ainda, a base da moderna engenharia mecânica. São usadas pelas pessoas que trabalham em quase todas as áreas da ciência, de téc- nicos em poços de petróleo a engenheiros espaciais, projetistas de carro a construtores de satélites. Quando foguetes viajam para a Lua, usam o prin- cípio da inércia exatamente como descrito no Princi- pia. O foguete é lançado na órbita da Terra usando motores potentes, mas no espaço não há fricção ou ar para diminuir a velocidade. Então, os engenhei- ros de controle da missão simplesmente acendem um diminuto dispositivo de controle ao lado da nave, cha- mado retrofoguete, e isto coloca a nave espacial a ca- minho da Lua. Como todos os objetos continuam se movimentando em linha reta até serem afetados por uma força exterior, o foguete simplesmente mantém a trajetória até alcançar a Lua. Depois da queima ini- cial, não é necessário mais impulso e, com certeza, nem mais combustível. De fato, é tão fácil se mover no espaço que a nave se despedaçaria de encontro à Lua se a velocidade não fosse controlada pela igni- ção de um "booster" (estágio do foguete que desa- celera a nave pelo efeito da retropropulsão), no mo- mento em que se aproximasse da superfície. Principia, de Isaac Newton, realizou nada menos que a descrição das leis da Mecânica que agem no universo — as mesmas leis que descrevem como os planetas se movem e as estrelas e galáxias permane- c e m seus cursos. Tão importante é esse livro que foi considerado o topo da realização científica, a maior obra da história da ciência. Havia um homem, entretanto, que não pensava des- sa forma — Robert Hooke. Daquela tarde — 28 de abril de 1686 — em diante, Robert Hooke passou a atacar Newton novamente, pelo conteúdo de Principia. Ele se queixava de que Newton roubara suas idéias sobre a gravidade e que ele, Robert Hooke, havia elaborado a lei do quadra- do inverso da gravidade, que era o pilar central do trabalho de Newton. Cada rival tinha seus seguidores na Royal Society e em toda a comunidade científica da Europa. Mas, após meses de desentendimentos e violentos debates por cartas, Isaac saiu vitorioso e as insinuações de Hooke foram desacreditadas pela maior parte dos cientistas. "A 'Revolução Científica' foi tão importante para o desenvolvimento da humanidade que os historiadores modernos honram a expressão com iniciais em letras maiúsculas. O novo modo de ver o mundo que a Revolução introduziu veio gradualmente à tona, primeiro com a publicação da obra de Copérnico, em 1543, e atingiria sua aceitação triunfal com o aparecimento, em 1687, do livro Principia, de Isaac Newton." Da História do Descobrimento da Ciência, editado por Jack Meadows Os anos negros Por muitos anos depois da publicação do Principia, fez se silêncio nas salas do Trinity, em Cambridge. Newton se ocupava com renovado interesse pela al- quimia e não havia novos trabalhos de grande im- portância. Por toda a Europa, Principia era, e ainda é, aclamado como a mais importante obra da ciên- cia jamais escrita. Seu autor se tornou famoso não apenas entre os cientistas, mas para a população em geral, graças ao interesse de poetas, jornalistas e pro- fessores pela obra de Newton. A maioria das pessoas podia não entender a mate- mática contida no livro, mas, através de versões sim- plificadas e informações verbais, as idéias básicas con- tidas no Principia se estenderam amplamente. Entretanto, o autor, o grande cientista, não estava bem. Por muitos anos, ele havia se sobrecarregado, empurrando-se para os limites da resistência, e ago- ra, aos 51 anos de idade, surgiam as conseqüências. Ninguém realmente soube de que enfermidade pa- deceu Newton entre 1693 e 1696. Alguns disseram que ele tivera um esgotamento nervoso, outros, que esta- va apenas fisicamente exausto. Qualquer que tenha sido a causa, aqueles anos foram vistos por ele mesmo,
  26. 26. Sala de cunhagem da Casa da Moeda, na Torre de Londres. Newton fez mudanças radicais nos métodos de purificação dos metais usados na fabricação de moedas. Ele foi também responsável por processar os abomináveis "clippers" (cortadores), que roubavam minúsculos pedaços das bordas das moedas. Dizia-se que Newton sentia um perverso prazer em levar esses infratores a julgamento e, em muitos casos, a execução. mais tarde, como o pior período de sua vida. Uma época que chamou de "anos negros". Uma época de pouca produção em Física, nenhum progresso real em alquimia e em que sofreu ataques de doenças, um depois do outro. Seus amigos reuniam-se em torno dele. Halley escrevia com freqüência, como faziam outros co- legas de Londres e da Royal Society. Todo esse apoio aos poucos o ajudou a livrar-se de seu hu- mor negro e de seus males físicos. Mas o aconte- cimento que mudaria completamente sua vida ocor- reu em 1696, quando recebeu convite para assu- mir a importante posição de diretor ("Warden") da Real Casa da Moeda. Newton vivia na Universidade de Cambridge há 35 anos quando recebeu o convite do Ministério da Fa- zenda para dirigir a Real Casa da Moeda. Newton aceitou a oferta imediatamente e, então, teve início uma nova fase na vida do grande homem. Por uns tempos, ele abandonou completamente a pes- quisa científica e se lançou em sua nova carreira, co- mo um administrador de alta categoria na capital. O posto na Real Casa da Moeda era uma recom- pensa por suas realizações científicas e devia signifi- car apenas um título honorário de prestígio, mas New- ton nunca pôde fazer qualquer coisa pela metade. Dedicou-se ao novo trabalho com grande energia, ex- cedendo em muito as expectativas de seus superiores no Ministério da Fazenda. Acontece que o emprego chegou numa época opor- tuna. A Inglaterra estava trocando sua moeda, afeta- da pelos anos de Guerra Civil. Necessitava de sério aperfeiçoamento e modernização, e Newton surgiu para ser exatamente o homem que faria a mudança ocor- Acima, uma das moedas cunhadas sob a administração de Newton. Esta traz efígie da rainha Anne.
  27. 27. rer sem problemas. Ele supervisionava a impressão de novas moedas e certificava-se da distribuição do dinheiro para os vários bancos, em todo o país. Tornando-se Mestre da Real Casa da Moeda, Newton se estabeleceu como funcionário público. Vivia nesta grande casa, perto de Leicester Square, em Londres. Na meia-idade, era visto como um pilar das instituições e um político altamente respeitado. Nomeado Cavaleiro, em 1705, dizia-se que exercia substancial influência na Corte, e a Família Real tinha grande respeito por ele. Cortadores e ladrões Outra face do trabalho de Newton era perseguir e pro- cessar os falsificadores e um grupo de ladrões conhe- cidos como "cortadores". Eram os que cortavam pe- quenos pedaços de moedas, fundiam o metal e ex- traíam a prata. Newton aplicou toda a sua astúcia, que usara com tanta eficácia para resolver problemas científicos, para capturar esses criminosos e entregá-los à justiça. Ob- teve tanto sucesso que três anos depois de sua no- meação era promovido a Mestre da Casa da Moeda, em 1699. Administrando cientificamente De todas as responsabilidades de Newton na Casa da Moeda, a mais importante era a tarefa indispensável do teste de pureza das moedas. Todas as moedas de- viam ter o mesmo peso, e cada uma conter exatamente a mesma quantidade de metal precioso. Não era fácil o trabalho de se certificar de que cada moeda fosse produzida de forma idêntica, mas o rigoroso treino cien- tífico de Newton mostrou seus benefícios mais uma vez. Todos os dias ele visitava a oficina de impressão, ao lado de seus escritórios. Usando conchas especial- mente desenhadas, os operários podiam extrair uma pequena amostra do metal fundido. A amostra re- tornava ao laboratório do administrador, onde ele sub- metia os metais a reações químicas, para ter certeza da pureza exigida. Cargo elevado Durante anos Newton quase não deu atenção às pes- quisas. Ele havia conservado seu cargo de professor na Universidade de Cambridge até se tornar Mestre da Real Casa da Moeda, mas não lecionou por muito tempo e conduziu bem poucas experiências, porque as exigências de sua nova carreira eram numerosas. i ' A Royal Society passava por uma fase confusa em sua história e havia muitos debates entre os membros da direção no tocante ao rumo que ela deveria to- mar. Newton freqüentava as reuniões apenas de vez em quando, em parte por causa de seus outros inte- resses e em parte porque continuavam seus desenten- dimentos com Robert Hooke. Mas, em 1703, seu ri- val — Hooke — morreu aos 68 anos de idade. Sem muita cerimônia, os membros da Royal So- ciety votaram para fazer de seu mais famoso e res- peitado membro o novo líder. Então, em 1703, com 60 anos, Isaac Newton foi eleito presidente da Royal Society. Newton se esforçou para resolver os problemas da sociedade e assumir suas responsabilidades com a mesma determinação e energia com as quais ele se encarregava de tudo. Por vários anos, a Royal So- ciety fora presidida por líderes políticos que não es- tavam interessados em seus objetivos. As reuniões semanais não mais se referiam a assuntos de inte- resse científico, que haviam sido a razão de sua fun- dação, em 1660. Quando Newton assumiu o controle como presidente, a associação parecia debilitada, co- mo nunca estivera. Tendo devotado sua vida aos pro- pósitos da sociedade, Newton estava determinado a reviver o interesse por ela. Elaborou então o plano para recolocar a instituição nos trilhos outra vez. No "plano", ele sugeria que as reuniões semanais deve- riam estabelecer assuntos sérios para os membros, e somente para aqueles com reputação científica re- conhecida seria permitido realizar demonstrações nas reuniões. Durante a fase de Newton na presidência, a fre- qüência às reuniões aumentou além do dobro e, a par- tir de então, a Royal Society foi se fortalecendo cada vez mais. Newton a dirigia de forma a transformar um pequeno grupo de colegas cientistas na socieda- de respeitada e mundialmente famosa que hoje é. "Mesmo quando já era velho, os criados tinham que chamá-lo para o jantar meia hora antes de estar pronto. Ainda assim, um papel ou um livro encontrado no meio do caminho poderia fazê-lo deixar a comida esperando por horas. Newton tomava o mingau ou o leite com ovos preparados para a sua ceia, já frios, no café da manhã." John Conduitt, amigo íntimo de Isaac Newton Uma nova publicação Newton estava progredindo. Ele era um cientista in- ternacionalmente renomado, mestre da Real Casa da Moeda e presidente da Royal Society. Sua obra en-
  28. 28. Londres, na época de Newton. Esta gravura foi pintada por volta de 1690, pouco antes de Newton mudar-se de Cambridge. Nela, as áreas da cidade destruídas pelo Grande Incêndio já haviam sido reconstruídas. Muitos dos novos prédios foram erguidos com pedra, em vez de repetir as construções de madeira consumidas pelas chamas. Ao longe, pode-se ver a Torre de Londres, onde Newton começou sua carreira na Casa da Moeda, em 1696. contrava mais e mais leitores entusiasmados, ano após ano, e sua força ia crescendo aos olhos dos cientistas por todo o mundo. Em 1704, poucos meses depois de tornar-se presi- dente da Royal Society, Newton foi persuadido a pu- blicar o trabalho que começara quando era estudan- te de Cambridge — suas descobertas a respeito da luz. Essa divisão da Física é chamada Óptica e, quan- do estava pronto para publicar seus estudos, na pri- mavera daquele ano, ele intitulou seu livro simples- mente Opticks (Óptica). Foi outro sucesso retumbante, e dessa vez seu ini- migo Robert Hooke não se encontrava por perto pa- ra estragar a aclamação. Uma vez mais, Isaac New- ton estava triunfante e o mundo se lembrava nova- mente do gênio notável. O presidente da Royal So- ciety era aclamado internacionalmente como o mais ilustre cientista que jamais vivera. Os anos finais Isaac Newton continuou a reinar no mundo da ciên- cia. Por mais 33 anos ainda, manteria seus cargos ilustres, na ciência e na administração pública. Newton não mais publicou grandes obras, mas já havia dado ao mundo dois dos mais importantes trabalhos da ciência em duas áreas da Física totalmente diferentes. No ano seguinte à publicação do Opticks, Isaac Newton foi nomeado Cavaleiro pela rainha Anne por seu importante desempenho na ciência e no serviço público. Ele foi o primeiro cientista a ser recompen- sado dessa maneira. Enquanto isso, fizera novos inimigos. Havia ou- tros que não se conformavam com o modo como Ro- bert Hooke fora derrotado. Em seus últimos tempos de vida, já um homem idoso, no final de seus 70 anos, Newton acabaria sendo envolvido em contendas públi- " Afortunado Newton, feliz infância da ciência! Quem tem tempo e tranqüilidade pode, lendo este livro, viver os maravilhosos acontecimentos protagonizados pelo grande Newton em sua juventude. A natureza para ele era um livro aberto, cujas letras podia ler sem esforço." Albert Einstein, no prefácio da edição de 1931 do livro Óptica
  29. 29. "Ele se tornou para mim... um dos raríssimos supremos gênios que moldaram as categorias do intelecto humano." Richard Westfall, em sua biografia Nunca em Repouso cas agora, com dois outros famosos cientistas da épo- ca. A pior dessas rixas se deu entre Newton e o cien- tista alemão, Gottfried Leibniz. Leibniz argumenta- va que ele, e não Newton, havia criado o ramo da Matemática conhecido por cálculo. Newton usara essa nova forma de matemática aproximadamente sessenta anos antes, quando começava a desenvolver suas no- ções de Mecânica e Óptica, mas seus estudos com- pletos somente viriam à luz, prontos para serem usa- dos, no mundialmente famoso Opticks. Pobre Leibniz! Ele realmente não teve qualquer chance contra um homem tão impetuoso quanto New- ton. O caráter vigoroso e combativo de Isaac New- ton havia endurecido mais ainda com o passar dos anos. Não apenas isso; ele era, também, o mais no- tável cientista do mundo, presidente da mais bem- sucedida e respeitada sociedade científica da Terra e um fidalgo. Newton saiu vitorioso outra vez, convencendo seus colegas de que Leibniz havia visto o cálculo em suas publicações anteriores e copiado a idéia. Dessa ma- neira, obteve a concordância do mundo científico de que ele, e não Leibniz, fora o primeiro a formular o cálculo. Apesar de Leibniz ser lembrado por sua contribuição e invenção em vários outros ramos da Física nos quais trabalhou, ele morreu sem riqueza, sem o poder e as recompensas outorgadas a seu rival britânico. "Eu não sei o que posso parecer para o mundo, mas para mim mesmo eu pareço ter sido somente um garoto brincando na praia e me divertindo de vez em quando, encontrando um cristal mais aveludado ou uma concha mais linda do que o usual, enquanto o grande oceano da verdade deposita todo o inexplorado diante de mim." Isaac Newton A herança de Newton Sir Isaac Newton morreu no dia 20 de março de 1727, com 84 anos, depois de passar muitos anos doente e acamado. Ele foi enterrado entre reis e rainhas, du- ques e condes da Inglaterra, na Abadia de Westmins- ter, em Londres, no dia 4 de abril. Tão respeitado se tornara em vida, que foi velado durante uma semana no mosteiro, um sinal de res- peito normalmente reservado aos monarcas. No fu- neral, o caixão de Newton foi carregado por dois du- ques, três condes e pelo Lord Chancellor. É difícil exagerar a contribuição de Isaac Newton para a ciência. Para muitos, ele foi o mais importante cientista que já viveu. Era, certamente, um homem difícil e polêmico, que nunca pôde tolerar divergên- cias. Ele lutou com todas as armas contra seus ad- versários e sempre venceu. Muitos não gostaram dele. Com o avanço da idade, era visto como um homem cada vez mais excêntrico. Tornou-se obcecado em ter seu retrato pintado e insistia em um novo quadro a cada dois ou três anos — o que justifica o grande número de pin- turas do idoso Newton que sobrevivem até os dias atuais. Muitos nunca o perdoaram por seu tratamento aos companheiros cientistas, e reclamavam que Newton nun- ca deu aos outros o devido crédito por seus trabalhos. Insinuavam que Newton se divertia enviando crimino- sos para a morte, quando esteve na Real Casa da Moe- da, e que manipulava pessoas influentes para se pro- mover. Todas essas acusações talvez possam até ter um fundo de verdade, mas devemos lembrar também que ele foi um homem generoso e muitas vezes socorria
  30. 30. Estes cinco selos, de várias partes do mundo, comemoram os trabalhos de Isaac Newton e a forma como transformaram nossa sociedade. As descobertas de Newton são lembradas internacionalmente, vinculando seu nome a inumeráveis eventos e objetos — de ruas e edifícios a telescópios e instituições acadêmicas. famílias pobres, doou grandes quantias para a carida- de e nunca deixou de enviar ajuda financeira a paren- tes distantes em tempos difíceis. Newton nunca se casou e não tinha herdeiros. Suas pro- priedades foram ocupadas pelos descendentes de seu pa- drasto, Barnabas Smith. Mas Newton deixou muito mais para o mundo que uma simples propriedade. Ele criou um novo caminho para a ciência e uma forma totalmente nova de responder as questões, que todos nós admiramos. Hoje, mais de 350 anos depois de seu nascimento, cientistas em todo o mundo e em todas as áreas de estudo ainda usam os princípios e as idéias deixadas por esse surpreendente homem. Que herança maior pôde alguém jamais deixar? Datas importantes 1642 Agosto: a Guerra Civil Inglesa começa e só acaba em 1649. 25 de dezembro: nasce Isaac Newton, em Woolsthorpe, na Inglaterra, filho de Hannah Newton. Seu pai havia morrido três meses antes. 1655 Com 12 anos de idade, Isaac Newton entra na escola de Grantham. 1661 Junho: Isaac Newton, com 18 anos, ingressa na Universidade de Cambridge. 1664 Primavera: Isaac Newton, aos 21 anos, inicia suas experiências com a luz. 1665 Isaac Newton se torna Bacharel em Artes e começa a desenvolver sua própria matemática avançada. A Grande Peste começa em Londres e se espalha para outras cidades. Newton deixa Cambridge e retorna a Woolsthorpe. 1666 Isaac Newton faz grandes avanços na compreensão das Leis da Gravidade. 2 a 6 de setembro: Grande Incêndio de Londres. 1667 Março: Isaac Newton retorna à Universidade de Cambridge. Seis meses depois, é eleito pesquisador do Trinity College. 1669 Julho: a obra De Analysis, de Isaac Newton, começa a circular. Outubro: Isaac Newton é nomeado professor de Matemática na Universidade de Cambridge, aos 26 anos de idade. É a pessoa mais jovem que já ocupou este posto. 1670-1 Isaac Newton desenvolve seu telescópio refletor. 1672 Isaac Newton é convidado a ingressar na Royal Society, um grupo de cientistas. Fevereiro: Newton profere sua primeira palestra para a Royal Society. 1679 Junho: morre Hannah, a mãe de Isaac Newton. 1684 Isaac Newton começa a trabalhar em seu livro Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (Princípios Matemáticos da Filosofia Natural), normalmente conhecido como Principia (Princípios). 1686 28 de abril: textos do Principia são lidos na Royal Society. O livro é visto como uma revelação nos círculos científicos. 1693-96 Isaac Newton sofre de uma misteriosa doença. 1696 Março: recuperado da doença, Newton aceita o cargo de diretor da Real Casa da Moeda. 1699 Dezembro: com 47 anos, Isaac Newton é nomeado Mestre da Real Casa da Moeda. 1701 Newton é eleito Membro do Parlamento pela Universidade de Cambridge. 1703 30 de novembro: Isaac Newton é eleito presidente da Royal Society. 1704 É publicado o livro Opticks (Óptica), sobre suas descobertas com a luz. 1705 Isaac Newton é nomeado Cavaleiro pela rainha Anne. Ele é o primeiro cientista a receber a homenagem. 1727 20 de março: Sir Isaac Newton morre aos 84 anos de idade. 61

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