O Natal também é Isaac Newton
Isaac Newton nasceu a 25 de Dezembro de 1642, de acordo com os registos britânicos. Isto porque, na altura, o Reino da Inglaterra, que mais tarde viria a ser Reino da Grã-Bretanha, ainda se orientava pelo calendário Juliano e não pelo Gregoriano como boa parte dos países da Europa. Se assim fosse, Isaac Newton teria nascido a 4 de Janeiro do ano de 1643, e não a 25 de Dezembro de 1642. Apesar de ambas as datas serem consideradas corretas, conforme o calendário em questão, é comum dizer-se que Newton nasceu no dia de Natal, uma tendência que se manteve mesmo depois do calendário Gregoriano ter sido finalmente adotado pelo Reino da Grã-Bretanha. No dia em que os cristãos celebram o nascimento da figura central da sua religião, não deixa de ser curioso que esse dia esteja também associado ao nascimento de uma das mais importantes figuras da ciência e da revolução científica que decorreu entre os séculos XVI e XVII. Porém, como o Natal é sempre quando alguém quiser, relembrar a importância de Isaac Newton na ciência e no contexto da nossa história enquanto espécie também assim se aplica.
Um início de vida difícil
Isaac Newton nasceu então no dia de Natal de 1642 em Woolsthorpe-by-Colsterworth, no condado de Lincolnshire. Teve um nascimento prematuro e o seu pai, também Isaac, proprietário agrícola, morrera três meses antes do seu nascimento. A sua mãe, Hannah Ayscough, casara-se quando o pequeno Isaac tinha três anos, com Barnabas Smith, um clérigo abastado de North Witham. Para os Smith, não havia lugar para Isaac Newton na família, e este foi deixado aos cuidados da sua avó, o que lhe causara bastante revolta para com a mãe e o padrasto. Tudo indicava que, dadas as circunstâncias, teria uma vida curta e infeliz. Newton sempre mostrou um espírito vingativo e violento desde criança para com a mãe e o padrasto, mas também uma curiosidade notável, pois passava horas a construir relógios, pequenos moinhos e outros pequenos objectos com mecanismos. Foi matriculado na Free Grammar School (The King’s School) em Grantham, onde foi considerado um fracasso devido ao seu desleixo pelas aulas e pelos trabalhos que lhe eram exigidos.
O seu padrasto morreu quando tinha 10 anos e, juntamente com a avó, voltou a viver com a mãe, desta vez com um meio-irmão e duas meias-irmãs fruto deste seu casamento. A sua mãe achou que, tendo em conta o fraco sucesso de Isaac na escola, era melhor preparar o seu filho para gerir o património da família. Porém, Newton não mostrava interesse em tal tarefa, e graças a um tio, irmão da sua mãe, também clérigo como o seu padrasto, que achou melhor apostar nos seus estudos, foi enviado novamente para a Free Grammar School, onde convive com John Stokes, um tutor que acaba também por ser o seu primeiro mentor e que muda radicalmente o seu percurso. Tanto que Newton conseguiu matricular-se no Trinity College, na Universidade de Cambridge, em 1661.
No Trinity, Newton recebeu uma bolsa para as suas ajudas de custo em trocas de tarefas como limpar quartos dos docentes e servir às mesas, um estatuto conhecido como subsizer. O seu percurso escolar seria amplamente reconhecido e seria nomeado scholar três anos depois, o que lhe permitiria uma maior estabilidade financeira e também o fim das tarefas domésticas a que se sujeitara. Porém, à semelhança do que aconteceu no mundo em 2020, em 1665 a Universidade fechou portas devido à peste bubónica, o que levaria Newton a regressar para a sua casa em Lincolnshire. Durante o ano e meio que lá passou, Newton acaba por ter dos momentos mais criativos da sua vida entre os quais o conceito que o colocaria nas páginas da história da ciência: o conceito de gravidade.
Annus Mirabilis: Tudo por causa de uma maçã?
Todos crescemos a ouvir que Newton, após um dia exausto, resolveu descansar debaixo de uma macieira. De repente, caiu uma maçã sobre a sua cabeça, acordou e pôs-se a pensar no que a faria cair e que terá sido efectivamente a ação da força da gravidade. A ciência sempre precisou de narrativas, com algum envolvimento poético e utópico, para simplificar a sua explicação ao comum dos mortais e, como é óbvio, esta é apenas uma história. Contudo, Newton passava muito tempo a vaguear sozinho pelos jardins de Cambridge e também em Lincolnshire, onde terá certamente arranjado alguma inspiração para os seus trabalhos, mais precisamente entre 1665 e 1666, período esse que viria a ser conhecido como o seu Annus Mirabilis (Ano dos Milagres ou Ano das Maravilhas). Para além da teoria da gravidade, durante este período Newton desenvolve outros importantes trabalhos que nos são bastante familiares. O teorema binomial, conhecido hoje como Binómio de Newton, o cálculo integral, a teoria de que a luz que observamos se dispersa em diferentes cores, foram todas elaboradas por Newton durante o período em que estivera longe da academia.
Por mais anedótico que seja o relato, Newton escrevera que foi mesmo a queda de uma maçã que o fez despertar interesse pela questão da gravidade, pensando por exemplo o que é que faria a maçã cair e ao mesmo tempo fazer com que a lua se mantivesse firme contrariamente à maçã. Mas não foi isso que a fez descobrir, até porque outros seus antecessores já o teriam feito, embora de uma forma bastante preliminar. Galileu Galilei, que morreu no mesmo ano em que nasceu Isaac Newton, enunciou que os corpos em queda livre aceleram e atingem o solo ao mesmo tempo se largados à mesma altura, independentemente da sua massa. Tudo isto despertou o interesse em compreender o porquê dos corpos caírem e a forma como estes caíam. Newton conseguiu explicar esse fenómeno, não só através de um conceito da física chamado gravidade, mas também do ponto de vista matemático, com o auxílio da geometria na representação das forças. O conceito de força está permanentemente associado a Newton, tanto que a unidade do Sistema Internacional tenha sido dada em sua honra: Newton, expresso pela letra N.
Um caminho repleto de disputas
Quando regressou a Cambridge, inspirado nas ideias durante o seu período de isolamento, Newton focou-se em trabalhos posteriores de Aristóteles, René Descartes, Thomas Hobbes e Robert Boyle. É atraído também pelos trabalhos de Nicolau Copérnico e Galileu Galilei sobre a teoria heliocêntrica, e também pelos trabalhos de ótica de Johannes Kepler, tendo começado a explorar a refração da luz em prismas, onde observa a sua dispersão. Isaac Barrow, à época Catedrático Lucasiano de Matemática em Cambridge, o mais alto cargo de professor na Universidade, reconheceu o talento extraordinário de Isaac Newton, nomeando-o assim como seu provável sucessor, cargo que então ocuparia em 1669.
Como Lucasiano, Newton desenvolveu trabalhos que viriam a contribuir para os avanços nos estudos da Matemática Pura. O seu contributo na resolução de problemas de curvatura, e a sua relutância em partilhar as suas descobertas com colegas, criou uma disputa acesa com o matemático alemão Gottfried Leibnitz, que acabou por vencer a chamada “Controvérsia do Cálculo” pois a sua notação tornou-se mais abrangente e utilizada do que a notação de Newton. Muitos dos seus defensores achavam que Leibnitz teria tido acesso aos papeis de Newton anteriormente, sendo acusado de plágio por muitos.
Newton criou grandes disputas nutrindo um certo ódio por alguns dos grandes pensadores da época, em particular por Robert Hooke, cientista que se tornou conhecido por ter sido o primeiro a observar uma célula ao microscópio e a dar-lhe essa mesma definição, sendo também pioneiro da lei que determina a força para esticar molas (que Newton aplicou, de forma análoga, em líquidos, como no caso da dinâmica de fluídos. Hooke aplicou a sua lei em sólidos, como o caso das molas) e um dos grandes críticos do seu trabalho. A relação entre Newton e Hooke foi tensa e uma das mais violentas entre cientistas de que há memória. O ódio a Hooke era de tal maneira que Newton chegou a ter vários esgotamentos nervosos, que acabariam por afetar mentalmente. Tudo terá começado quando Newton se preparava para publicar aquela que viria a ser a sua grande obra.
Principia: a grande obra de Isaac Newton
Em 1687 Isaac Newton publica aquela que é a sua maior obra, sendo considerada ainda hoje uma das mais importantes da ciência, Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica, ou simplesmente Principia, título dado em contraste com o célebre Principia Philosophiae de René Descartes. Em 1664 houve uma importante reunião em Londres entre três membros da Royal Society: Robert Hooke, Edmond Halley e Christopher Wren. Hooke teria dito que conseguiria deduzir, através da lei das elipses de Johanes Kepler, que a gravidade era uma força emanante, mas que não revelaria como o fizera até que estivesse pronta a ser publicada. Tal atitude deixara Halley furioso, levando-o a Cambridge para se reunir com Newton, transmitindo-lhe as alegações de Hooke durante essa reunião. Newton soube do que se tratava pois já teria feito os cálculos anos antes, mas tinha desprezado a sua importância para a resolução do problema. Soube aproveitar a dica e a ajuda financeira de Halley, tendo sido este o grande ajudante na concepção do Principia.
Escrito originalmente em latim, Principia é constituído por um conjunto de três livros e acaba por ser uma espécie de trilogia do trabalho de Newton. No primeiro livro tratam-se os movimentos dos corpos no vácuo onde, para além de uma conjuntura que envolve uma abordagem fortemente teórica àquilo que são forças e do uso da geometria na sua descrição, são descritas também a suas famosas três leis:
1.ª Lei de Newton: Quando as forças deixam de ser aplicadas num determinado corpo, esse corpo continuará em repouso se estiver em repouso, e em movimento retilíneo uniforme se estiver em movimento (Lei da Inércia)
2.ª Lei de Newton: A resultante das forças exercidas num corpo é proporcional à massa e à aceleração do mesmo (Lei Fundamental da Dinâmica)
3.ª Lei de Newton: Toda a ação corresponde a uma reação igual na mesma direção mas no sentido oposto (par ação-reação), atuando assim em corpos distintos na mesma direção mas no sentido oposto (Lei da Ação Reação).
O segundo livro acaba por dar continuidade ao primeiro, embora os movimentos e as forças passem a ser abordados em casos onde existe resistência, como a do ar, e também na dinâmica de fluidos, havendo uma componente mais prática e não tão teórica. No terceiro capítulo, Newton acaba por mostrar O Sistema do Mundo, onde são representados os princípios dos dois livros anteriores, numa perspetiva mais virada para a astronomia, nomeadamente o movimento dos corpos celestes. Com base nas órbitas elípticas deduzidas anteriormente por Johannes Kepler, Newton chegou à Lei da Gravitação Universal, na qual explica que as forças que atraem continuamente os planetas em direção ao Sol são inversamente proporcionais ao quadrado das suas distâncias em relação ao Sol. Com esta lei, Newton conseguiria explicar o porquê dos planetas orbitarem o Sol, da Lua orbitar a Terra, mas também o porquê dos corpos caírem no solo e da existência das marés.
Pós-Principia
Principia viria a ser uma das mais importantes obras de ciência de sempre, ainda hoje reconhecida como a peça mais importante que culminou a revolução científica dos séculos XVII e XVII. Mas Newton ainda tinha muito para mostrar e não ficaria por aqui. Em 1704, publica Opticks, relativo aos seus trabalhos desenvolvidos na ótica, nomeadamente sobre a natureza da luz branca com base nas suas experiências com prismas que conduziriam a fenómenos de refração e dispersão. Hooke, um dos defensores de que a luz tinha um comportamento de uma onda, como hoje sabemos, e não corpuscular como Newton achava, viu o seu trabalho completamente adiado e impedido de ser publicado pela influência de Newton. Tanto que esta obra apenas seria publicada depois de 1703, ano em que Robert Hooke acabaria por morrer. Após a sua morte, Isaac Newton é nomeado líder da Royal Society substituindo Robert Hooke. O retratos oficiais de Hooke desapareceram da Royal Society mal Newton tomara posse, suspeitando-se que terá sido uma iniciativa sua. A ira de Newton por Hooke não foi de facto meiga.
Em 1705 obteve o título de Sir, concedido pela rainha Anne e em 1707 é publicado, sem o seu consentimento Arithmetica Universalis, um trabalho de álgebra escrito em latim e com base nas suas notas anteriores, que Newton considerava fracas e inapropriadas para uma eventual publicação. São também publicadas outras obras que evidenciam a sua importante contribuição matemática, como De Analysis, publicado em 1669 e ainda Methods of Fluxions, publicada depois da sua morte, em 1736, entre muitas obras onde Newton mostrava que conseguia ver mais longe em diversos domínios. Para além destas obras, Newton também se dedicou à teologia e à interpretação teológica da Bíblia, algo que sempre tivera interesse, produzindo também trabalhos extensos sobre o tema. Como o próprio dissera “Quanto mais estudo ciência, mais acredito em Deus”, isto porque a ordem e as leis da natureza eram de tal forma precisas e fascinantes que o levaram a crer que uma entidade superior tenha efectivamente criado o universo.
Nem sempre com a razão do seu lado
Newton veio revolucionar a ciência e as suas concepções e leis permanecem válidas até certo ponto. Contudo, hoje sabemos que o próprio cometeu erros na interpretação de alguns dos fenómenos da natureza. O caso mais notório foi o da alquimia. Newton acreditava na existência da pedra filosofal que conseguia a transformação de metais de forma mística, desprezando a possibilidade de uma química moderna que pudesse explicar as transformações da matéria de uma forma diferente, e que só surgiria com Antoine Lavoisier no fim do século XVIII. Newton dedicou-se à alquimia de forma marginal durante o seu período em Cambridge, tendo construído um laboratório onde explorou experiências com mercúrio e transmutações metálicas. Essa atividade viria a estagnar-se quando foi nomeado diretor da Casa da Moeda Real, em 1696, tendo-se mudado para Londres, onde permaneceria durante os seus últimos 30 anos de vida.
Newton julgava que a luz fosse feita de crepúsculos que, ao interagir com o éter existente no ar (que hoje sabemos que não existe), causaria a sua dispersão em diferentes cores, recusando o propósito de ser uma onda ao recusar as propostas defendidas por Robert Hooke e Christiaan Huygens nesse sentido. Newton afirmava também que a gravidade é uma força de ação à distância e Albert Einstein viria a complementar, com a teoria da relatividade geral, que esta resulta da curvatura do espaço-tempo devido à massa e energia. Newton tinha uma visão daquilo que era o espaço e o tempo ainda bastante restrita, muito baseada na física clássica, que só mais tarde viria a ser contraposta graças à física moderna.
Juntando a isto, muito do trabalho de Newton viera a ser complementado por outros seus sucessores, como o caso do efeito da turbulência nos fluídos, dos trabalhos na acústica onde determinou a velocidade do som desprezando as condições termodinâmicas do sistema, bem como em questões do cálculo que disputara com Leibnitz e da interpretação de muitos fenómenos da física que disputara com Hooke. Alguns destes erros poderiam ter sido evitados, não fosse a sua persistente teimosia e relutância em aceitar e ouvir ideias de outros. Contudo, com uma ciência em crescimento, numa época em que as ideias sobre a interpretação do mundo eram tantas, Newton foi um gigante científico e um símbolo de genialidade de uma era.
Aos ombros de gigantes
É inquestionável que Newton revolucionou o modo como soubemos interpretar o mundo que nos rodeia. Havia quem achasse até que ele tinha poderes mágicos, sendo um profeta de uma nova civilização, dado o seu contributo em tantas áreas onde desvendou vários mistérios. Embora tenha sido considerado por muitos como tal, Newton soube reconhecer que o seu sucesso deveu-se ao trabalho de muitos dos seus antecessores. Numa troca de cartas com o seu grande rival, Robert Hooke, Newton escreveu a seguinte frase: “Se vi mais longe, foi porque estava aos ombros de gigantes”. A expressão não vem originariamente de Newton pois consta já ter sido mencionada anteriormente. Mas o seu uso mostra que o seu próprio sucesso se deveu muito ao trabalho de vários antecessores na compreensão do mundo. Sem eles, Newton não teria visto tão longe. Apoiou-se nas ideias e nos trabalhos anteriores, dando continuidade e alcançando níveis nunca antes atingidos. Sendo a ciência um processo continuado e um produto humano feito por homens e mulheres, esta acaba por ser uma pirâmide onde os verdadeiros gigantes se encontram na sua base a carregar outros tantos aos ombros. No entanto, a expressão tem um requim de malvadez, pois acaba por ser um ataque à fisionomia de Robert Hooke que era baixo e corcunda.
Isaac Newton viria a falecer em Londres a 20 de Março de 1727 (31 de Março, segundo o calendário Gregoriano), durante o sono, após uma sequência de problemas de saúde que muitos suspeitam que tenham resultado da exposição ao mercúrio nos seus estudos mirabolantes de alquimia. Tanto quanto se sabe, nunca tivera qualquer tipo de relacionamento íntimo, permaneceu um solitário inveterado, sem grandes amigos ou colegas próximos de trabalho. Por mais disputas e inimigos que tivesse, não houve ninguém que conseguisse chegar tão longe, ou ver mais longe, do que o próprio na sua época. Apesar de alguns erros em diversos domínios, Newton esteve na vanguarda do seu tempo, tornando-se a figura principal associada à palavra “génio”, sendo substituído nesse posto apenas por Albert Einstein, mais de três séculos depois. Alexander Pope, um dos mais importantes poetas ingleses da época, fez-lhe o epitáfio, resumindo em duas linhas aquele que foi de facto o seu contributo:
“A natureza e as leis da natureza jaziam ocultas na noite. / Deus disse: “Faça-se Newton!”, e tudo se iluminou.“
A ciência é feita de gigantes aos ombros de outros gigantes, sendo que Isaac Newton, que era inicialmente sustentado por gigantes, tornou-se também ele, num gigante. Foram as coisas mais simples que lhe despertaram a curiosidade e a ousadia ao tentar explicar os fenómenos que hoje são para nós são uma evidência. É curioso que, numa data tão importante para a religião mais dominante do mundo, que celebra o nascimento de seu profeta, seja a mesma que está associada ao nascimento de Isaac Newton. Independentemente de ter nascido (ou não) no dia de Natal, Isaac Newton foi alguém muito à frente do seu tempo que trouxe luz às leis da natureza que tinham muito ainda por desmistificar. E não há dúvida de que o seu sucesso é indiscutível.
Sustentado por outros gigantes seus antecessores, como Galileu Galilei, Johannes Kepler, Nicolau Copérnico e ainda outros mais remotos, como Aristóteles ou Pitágoras, Newton veio a sustentar outros tantos gigantes da ciência que entretanto surgiram, estando hoje na base de uma pirâmide que continua a crescer. O século XX, que nos trouxe teorias e ideias tão revolucionárias como a teoria da relatividade e a mecânica quântica, que se tornaram os pilares da física moderna e que conduziram à tecnologia que temos ao dispor, só seria possível se as ideias de Newton e de outros tantos tivessem sido definidas inicialmente. E é assim que a ciência continuará a ser feita, por gigantes aos ombros de outros gigantes, por gigantes que conseguem interpretar e compreender os mistérios do mundo e do universo de uma forma criativa e revolucionária, tal como Isaac Newton o fizera.