A revolução copernicana

 

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A revolução copernicana

Calabrez: Todo mundo já ouviu falar dessa história: Nicolau Copérnico propôs a ideia revolucionária de que a Terra não era o centro imóvel do universo — para ele, o centro era o Sol (uma visão conhecida como heliocentrismo). Ninguém acreditou. Aí veio Galileu Galilei, que adotou o modelo de Copérnico e adicionou um fator importante: observações com o telescópio — uma engenhoca inventada pelo próprio Galileu, que permitia uma observação mais precisa dos corpos celestes. Com suas observações, Galileu teria destruído a cosmologia anterior (geocêntrica) e instaurado uma cosmologia atualizada (heliocêntrica).

Este foi o relato que o professor de história fez para a minha turma lá atrás, quando eu era pré-adolescente. Não quero dizer que seja incorreto.

Mas é um jeito no mínimo incompleto de contar a história da revolução copernicana. Omite detalhes fundamentais sobre um dos momentos mais importantes da história da humanidade. Afinal, revoluções não são simples em lugar nenhum — inclusive na ciência.

Para compreender a revolução copernicana, devemos antes responder a uma pergunta:

Como funciona a ciência?

Para isso, vou dividir com o leitor as observações de um dos pensadores mais influentes do século 20, Thomas Kuhn. Ele era um físico que, por uma série de questões profissionais e pessoais, acabou dedicando boa parte da sua carreira ao estudo da história da ciência. O

livro no qual publicou seus estudos se chama A estrutura das revoluções científicas e é uma das obras mais importantes do século passado.

Vamos então conhecer essa tal estrutura das revoluções científicas.

Na maior parte do tempo, a ciência funciona de acordo com o que Kuhn chama de ciência normal.

A ciência normal é a pesquisa científica baseada em uma ou mais realizações científicas passadas. Ela é focada em resolver problemas baseando-se em uma série de pressuposições que não são questionadas.

Essas pressuposições são fruto das realizações científicas passadas nas quais a ciência normal está se baseando.

Devido a isso, as realizações nas quais a ciência normal se baseia têm sempre duas características. Em primeiro lugar, são modelos científicos que tiveram realizações sem precedentes o suficiente para atrair um grande número de partidários, afastando-os de outros modelos. Em segundo lugar, são modelos científicos abertos o suficiente para que diversos outros problemas científicos possam ser resolvidos a partir desse modelo anterior.

Esse conjunto de pressuposições é chamado de paradigma por Kuhn.

Os paradigmas governam primeiramente os tipos de pergunta que são levantados. Em segundo lugar, como tais perguntas são investigadas.

Finalmente, como os resultados são interpretados. Daqui em diante, toda vez que usar o termo paradigma, estarei me referindo a isso. Calma, leitor. Sei que essa descrição puramente técnica é difícil de entender. Então vamos dar um exemplo. Depois de entender o exemplo, você pode voltar à descrição técnica — e aí compreenderá perfeitamente o que Kuhn quis dizer.

Vamos lá.

Um perfeito exemplo de paradigma é a cosmologia aristotélica. Veja que ela tem os dois elementos que mencionei. Em primeiro lugar, foi uma realização científica sem precedentes, capaz de angariar uma verdadeira legião de seguidores. Em segundo lugar, é aberta o suficiente para que muitos outros problemas científicos sejam resolvidos.

Outro exemplo é a já mencionada cosmologia de Ptolomeu. Alguns historiadores e físicos inclusive defendem que a cosmologia de Ptolomeu é uma adição ao paradigma aristotélico, chamando-os conjuntamente de modelo aristotélico-ptolomaico.

Se o sucesso de um paradigma for medido pelo tempo em que foi dominante, o paradigma aristotélico-ptolomaico é um dos mais bem-sucedidos da história. O campeão é a biologia de Aristóteles (que só perdeu dominância após as ideias de Charles Darwin no século 19). É

seguro dizer que Aristóteles foi o pensador ocidental que influenciou o mundo por mais tempo em praticamente todos os campos do conhecimento. A dominância dos paradigmas aristotélicos (cosmologia e biologia) durou mais de dois mil anos.

Agora fica mais fácil entender a descrição técnica que fiz anteriormente da ciência normal e do conceito de paradigma.

Voltemos ao raciocínio.

A ciência normal, na maioria do tempo, ocorre sem grandes problemas. No entanto, diz Kuhn, todo paradigma encontra eventualmente anomalias. Anomalias são resultados ou observações científicas que não conformam ou não podem ser explicadas imediatamente pelo paradigma atual.

Na maior parte das vezes, tais anomalias não trazem grandes problemas, de modo que podem ser corrigidas e superadas dentro do próprio paradigma. Por exemplo: uma anomalia pode ser fruto de um experimento mal desenhado, de um instrumento calibrado de forma incorreta ou de uma variável que não foi considerada. Após essas correções, o paradigma segue dominante sem grandes alterações.

Acontece que, em raras ocasiões, as anomalias trazem um problema real ao paradigma. Em outras palavras, não conseguem ser explicadas pelo paradigma atual. Mas Kuhn observa que, apesar disso, o que geralmente acontece é que tais anomalias são ignoradas, deixadas de lado (com alguma desculpa aparentemente plausível, como

“investigaremos futuramente”) ou relegadas a outra disciplina (“isso é uma questão para a química e não para a física”, por exemplo).

Faço um breve parêntese aqui para ressaltar o quanto essa atitude científica é propriamente humana e o quanto está alinhada ao princípio de manutenção de consistência cognitiva que mencionei anteriormente.

Imagine um cientista que construiu sua carreira em cima de um paradigma. Pense nesse cientista olhando no espelho e admitindo para si próprio: “Meus anos de pesquisa serão jogados no lixo agora que essa anomalia surgiu”.

Isso é motivo de grande inconsistência psicológica. Como já deixei claro, nossa mente odeia inconsistências.

O que fazer então?

Ora, se esse cientista passar a acreditar que aquilo não é um grande problema ou que será resolvido depois, sua mente seguirá consistente.

Mas voltemos às anomalias.

As anomalias (as que trazem um problema real ao paradigma) muito raramente começam a se acumular. Ou seja, outros cientistas, em outros laboratórios e universidades, em outros lugares do mundo, começam a chegar a resultados igualmente anômalos.

Há um momento em que as anomalias acumulam-se a um ponto em que não há mais como ignorá-las: “Não tem jeito, tem algo errado nessa história”.

Cientistas começam a admitir e divulgar publicamente a existência da anomalia. É aqui, segundo Kuhn, que a ciência normal entra em crise.

As crises são tipicamente resolvidas no contexto da ciência normal.

Ou seja, eventualmente um cientista ou grupo de cientistas encontra dentro do paradigma uma resposta para a anomalia.

Neste ponto, é importante ressaltar um aspecto crucial da ciência, de acordo com Thomas Kuhn: mesmo se a ciência normal estiver em crise, essa crise pode durar anos ou até décadas. Crises não se resolvem necessariamente de maneira rápida. Muito pelo contrário. Isso porque a comunidade científica geralmente prefere manter-se afiliada ao paradigma, até mesmo a um paradigma anômalo e fraco, a não possuir paradigma algum. Em outras palavras, os cientistas mantêm-se baseados em um paradigma “ruim” para não ficar sem nenhum paradigma no qual basear suas pesquisas.

A mudança de paradigma só ocorre quando um modelo alternativo é proposto: um modelo mais robusto, capaz de responder às anomalias e dar seguimento à ciência normal. Ou seja, um paradigma só é derrubado pelo surgimento de um novo paradigma. Como fizemos antes, vamos a um exemplo que tornará essas ideias mais concretas.

Vimos que o modelo aristotélico-ptolomaico foi um paradigma perfeito. Ele conciliava a ordem do cosmos ( logos) da Antiguidade com a perfeição de Deus, tão importante aos pensadores da Idade Média. Só há

um universo, eterno e imutável. O centro do universo é a Terra. Os planetas revolvem ao redor da Terra em um plano celeste. As estrelas residem em outro plano celeste, imóveis e eternas.

O astrônomo italiano Nicolau Copérnico (1473–1543), ao observar os astros, realizou cálculos e ficou convencido de que o modelo geocêntrico (a Terra é o centro do universo) estava incorreto. Seus primeiros escritos foram muito influenciados por outros pensadores da época, que também discordavam do modelo geocêntrico. Ou seja, ao contrário do que se costuma acreditar, ele não foi o único a criticar o modelo. Copérnico aprofundou e refinou seus cálculos, que culminaram em um livro importantíssimo, chamado De Revolutionibus Orbium Coelestium ( Da revolução dos orbes celestes). O livro foi publicado imediatamente após sua morte e influenciou muitos pensadores posteriores.

Giordano Bruno (1548–1600), um filósofo e místico italiano, foi o primeiro a propor uma ideia radical: o Sol é apenas uma estrela entre infinitas outras estrelas, ao redor das quais diversos planetas (como a Terra) revolvem. Tais planetas, para Bruno, tinham vida e complexidade como a Terra possui. Em outras palavras, o cosmos de Giordano Bruno era infinito, com infinitas estrelas e infinitos planetas ao redor dessas estrelas — planetas tão vivos e reais quanto o nosso. Ainda que não fosse um cientista, acredita-se que Bruno foi influenciado pela recém-publicada cosmologia de Copérnico. Outros pensadores contemporâneos

de Bruno, como os ingleses Thomas Digges (1546–1595) e William Gilbert (1544–1603), também propuseram a ideia de infinitas estrelas.

No ano de 1600, Giordano Bruno foi queimado vivo pela Inquisição, com uma ponta de metal perfurada em sua língua e um aparato impedindo que ele movesse a mandíbula. As razões para sua condenação não estavam estritamente ligadas à sua visão cosmológica — ele havia questionado diversos dogmas da Igreja Católica, inclusive a divindade do Cristo. Mas certamente sua ideia de cosmos não ajudou na defesa.

O modelo cosmológico de Copérnico não apresentava cálculos precisos o suficiente para sugerir anomalias consideráveis no paradigma aristotélico-ptolomaico. Devido a isso, foi amplamente rejeitado pelos pensadores da época (com razão, na visão de Thomas Kuhn). Quaisquer anomalias por ele apontadas eram explicadas dentro do próprio paradigma.

No entanto, alguns importantes pensadores ficaram intrigados com o trabalho de Copérnico. Um deles foi um nobre dinamarquês que também era astrônomo: Tycho Brahe (1546–1601). Ele fez duas importantíssimas observações que levantaram anomalias no paradigma dominante.

Em primeiro lugar, em 1572, Brahe observou o surgimento de uma nova estrela na constelação Cassiopeia, que brilhou por dezoito meses nos céus sem mudar de posição. A região das estrelas, no modelo aristotélico-ptolomaico, era imóvel, eterna e imutável. O surgimento de uma nova estrela era uma grande anomalia. Hoje sabemos que o que

Brahe viu foi uma supernova, ou seja, uma explosão estelar que ocorre ao final da vida de uma estrela. Os efeitos restantes dessa supernova são estudados até hoje.

Em segundo lugar, ele observou, em 1577, um cometa atravessar os céus. Baseado em seus cálculos, ele concluiu que o cometa atravessou a região celeste dos planetas. Essa região, de acordo com o paradigma aristotélico, só tinha movimentos circulares em esferas sólidas. Era impossível, portanto, que um cometa passasse por ela. Brahe concluiu que tais esferas não existiam, levantando sérios questionamentos ao modelo aristotélico e abrindo para pesquisa posterior a questão da órbita dos planetas.

Durante o restante de sua vida, Tycho Brahe fez enormes contribuições para a astronomia, realizando cálculos muito mais precisos sobre os movimentos celestes em relação aos cálculos anteriores. No entanto, seu modelo cosmológico reteve a ideia do geocentrismo. Este é um bom exemplo da tentativa de resolução de anomalias dentro do próprio paradigma.

Nessa mesma época, um outro cientista começava a questionar o paradigma aristotélico-ptolomaico: o alemão Johannes Kepler (1571–

1630), que havia trabalhado como assistente de Tycho Brahe. Após a morte de Brahe, Kepler utilizou as observações do dinamarquês para realizar grandes avanços na astronomia. Além disso, foi o primeiro astrônomo, desde a morte de Copérnico, a adotar abertamente seu

modelo cosmológico — ou seja, Kepler defendeu o heliocentrismo. Mas ele foi além, sendo o primeiro a propor que o movimento que os planetas realizam ao redor do Sol não é circular, mas elíptico. Apesar de hoje sabermos que Kepler estava correto, ele não foi capaz de realizar os cálculos que explicassem devidamente a física por trás da ideia.

Foi Isaac Newton quem demonstrou, décadas depois, que as leis que regem o movimento dos astros de fato aproximam-se do modelo de Kepler. Esses e outros muitos avanços na astronomia fazem de Kepler um dos maiores nomes da revolução copernicana — e de toda a história do pensamento. Uma curiosidade: Kepler foi o primeiro a usar o termo

“satélite”, tão conhecido por todos nós nos dias atuais.

Eis que entra em cena, novamente na Itália, um cara chamado Galileu Galilei (1564–1642). Sujeito brilhante, é considerado o pai da astronomia observacional moderna. Alguns dizem que ele inventou o telescópio. Outros, que apenas o aperfeiçoou. O fato é que o telescópio de Galileu permitia uma magnificação de 30 vezes. Hoje em dia, qualquer telescópio que compramos pela internet consegue mais. Na época de Galileu, no entanto, isso era muito superior a qualquer outro equipamento (chame ou não de telescópio). Com esse equipamento, ele conseguiu fazer algumas observações críticas para a crise do paradigma aristotélico-ptolomaico.

Galileu observou que a Lua tinha uma superfície imperfeita. Além disso, verificou a existência de manchas solares. Essas observações

contrariavam a ideia dos corpos celestes eternos e perfeitos. Ele também observou que Júpiter era rodeado por luas que orbitavam ao seu redor.

Isso contrariava a ideia de que todos os corpos celestes revolviam a Terra. Finalmente, ele observou diferentes fases em Vênus, o que indicava que seu movimento era diferente daquele proposto pelo modelo aristotélico-ptolomaico.

As anomalias se acumulavam, e cada vez mais cientistas percebiam os grandes problemas do cosmos ordenado e perfeito de Aristóteles e Ptolomeu. No entanto, a mudança de paradigma ocorreu somente com os trabalhos do grande cientista britânico Isaac Newton (1643– 1727), que unificou o modelo de Kepler e Galileu sob uma revolucionária teoria física capaz de explicar com precisão matemática os movimentos celestes de acordo com um modelo heliocêntrico, no qual os planetas revolvem ao redor do Sol em forma elíptica.

Quero dar um exemplo da genialidade desse sujeito.

Alguns historiadores apontam que, aos 24 anos de idade, Newton viu uma maçã cair da macieira. Isso o levou a fazer uma pergunta: Se uma maçã cai, a Lua também cai?

À primeira vista, parece uma pergunta boba e inocente. Quase algo que uma criança perguntaria. Nós, adultos, temos o hábito de ignorar perguntas feitas pelas crianças, acreditando que são ingênuas e inconsequentes. O olhar infantil, no entanto, muitas vezes revela questões profundas. Não esqueça, leitor, que Newton foi um dos maiores

gênios da humanidade. Sua pergunta é brilhante. Ela carrega muitos dos questionamentos necessários para derrubar a cosmologia aristotélico-ptolomaica.

A resposta, para ele, era “sim”. Ele sabia que a aceleração de um objeto aumenta progressivamente conforme ele cai. . No entanto, não existia um processo matemático que permitisse saber a posição e velocidade do objeto em qualquer momento no tempo.

O que ele fez?

Inventou o cálculo.

Sabe aquela matéria na qual muita gente é reprovada na faculdade? O

cara inventou para responder à pergunta sobre a Lua. Alguns dizem que a história da maçã é uma lenda. Não duvido. Mas também não duvido que a inspiração de Newton tenha vindo de observações cotidianas. A ciência muitas vezes caminha dessa forma.

Obviamente Newton não inventou o cálculo e resolveu o problema dos movimentos celestes da noite para o dia. O resumo de suas ideias a esse respeito foi publicado quando ele tinha 40 anos de idade no famoso livro Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica ( Princípios matemáticos da filosofia natural).

Eu gostaria de frisar para o leitor que Isaac Newton foi um gênio. A contribuição desse cara para a compreensão do cosmos foi uma das maiores contribuições que um único ser humano já fez para o conhecimento da humanidade. A mecânica newtoniana é a base de toda