sexta-feira, 16 de outubro de 2009

.::Telescópios - Comprando o primeiro::.

Por Lucas Von Mecheln, do site Engenharia e Astronomia. Clique aqui para visualizar o site.

Ah, o primeiro telescópio a gente nunca esquece! O que pode ser lamentável as vezes, dependendo do telescópio que nós compramos!
Na nossa saga para encontrar o perfeito telescópio, muitas vezes vamos em lojas como as Americanas para tentar encontrar um telescópio que se encaixe no nosso orçamento, o quê para um completo amador geralmente é muito apertado. O orçamento do iniciante geralmente não passa de 500 reais.

Para os iniciantes que estão lendo esta página, ja é melhor avisar antes: Astronomia amadora é um hobby caro. Um bom telescópio fica geralmente acima de R$1300,00, e isso sem contar as oculares, que custam em torno de R$200,00 cada, e ainda nem comecei a falar dos filtros!
Alguns devem ter se perguntado o motivo da url ser astronomia/675x, isto se deve ao constante problema dos famosos “Telescópios do Mercado Livre”. Normalmente quando a pessoa vai em alguma loja como a Americanas procurando por um telescópio, o(a) atendente irá lhe dizer que ele pode aumentar até 675x! Para muitos parece um milagre de Natal, para outros, um pesadelo de Sexta-Feira 13.
É verdade que 675x é muito tentador, mas irei explicar o porque é um erro comprar esse telescópio, e como reconhecer quando alguém está tentando lhe passar a perna.
A primeira coisa que você deve verificar é o diâmetro da objetiva, ou seja, o diâmetro da lente, no caso de um refrator, ou o diâmetro do espelho, no caso de um refletor. Pergunte qual é o diâmetro da objetiva, e então você poderá, através de um simples cálculo, descobrir qual é o aumento máximo útil do telescópio.
Os famosos 675x geralmente não passam de 60mm de diâmetro, e quase sempre são telescópios refratores, ou seja, que usa lentes.
Então, como descobrir o aumento máximo útil? Basta multiplicar o diâmetro da objetiva por 2!

60 * 2 = 120

120x, este é o aumento real do telescópio, ou seja, o aumento máximo que o telescópio pode lhe oferecer sem perder a nitidez da imagem!
Esta é a raiz de todo o problema, a nitidez! O aumento real de um telescópio é sempre o aumento máximo que ele pode atingir sem perder nitidez.
Então como que aquele telescópio atinge 675x?
Existe uma lente especial chamada Barlow, é uma lente que efetivamente aumenta a distância focal do telescópío (explicada mais tarde), isso faz com que as ampliações sejam maiores. Nesses telescópios, a Barlow é de 3x, ou seja, a imagem que você vê é ampliada em 3x.
Você ja usou uma lupa e afastou ela a ponto da imagem ficar toda borrada? É exatamente isso que acontece com uma Barlow no telescópio errado.
Basta se lembrar:

Barlow e 60mm não se combinam

Se você quiser usar uma Barlow, então primeiro você deve saber QUANDO usar uma Barlow.
A coisa mais óbvia é nunca ultrapassar o aumento máximo do seu telescópio. Se é um telescópio de 60mm, você deverá calcular o aumento do seu telescópio com X ocular:

A = F/f – Aumento = Distância focal do telescópio / Distância focal da ocular

Telescópio 60mm com distância focal de 900mm e ocular de 25mm:

A = 900/25
A = 35x
Pode usar Barlow? Sim
35 * 3 = 105x
Aumento máximo útil do telescópio = 120x

Telescópio 60mm com distância focal de 900mm e ocular de 10mm:

A = 900/10
A = 90x
Pode usar Barlow? Não
90 * 3 = 270x
Aumento máximo útil do telescópio = 120x

Barlows vem em diferentes ampliações, normalmente 3x, 2x e 1,5x.
Basta substituir o valor do aumento da Barlow no cálculo.
Utilizando esses cálculos você pode saber quando usar e quando não usar uma Barlow.
Voltando ao assunto…
Agora vamos levar em conta as oculares. Cada ocular tem uma distância focal diferente. O quê é distância focal? É o ponto onde a luz se converge totalmente para a imagem entrar em foco. Quanto menor a distância focal da ocular, e quanto maior a distância focal do telescópio, maior é a ampliação, e o Telescópio 675x vem com uma ocular de 4mm de distância focal! Agora vamos juntar tudo:

Telescópio 900mm de distância focal / Ocular 4mm = 225x
225 * 3 (Barlow) = 675

E ai está nossa ampliação de 675x!
Ele amplia, mas se você vai conseguir ver algo ja é outra história! Um telescópio com ampliação máxima de 120x, sendo pressionado pra 675x perderá completamente sua nitidez, e tudo que você verá é um grande nada com um lindo nada no meio.
Agora que já resolvemos o problema do Telescópio de Mercado Livre, vamos falar sobre telescópios de verdade!
O meu telescópio é o seguinte: Refletor Newtoniano 150mm com montagem Equatorial, distância focal 750mm e razão focal f/5
Epa epa epa! Calmae que eu não entendi nada!
Não existe muito mistério nos telescópios, a função deles é coletar a maior quantidade de luz possível e jogá-la nos nossos olhos, criando assim belas imagens do cosmos ou daquela vizinha tomando banho de sol!
Vamos separar as especificações em partes para entendê-las melhor:

  • 150mm: Diâmetro do espelho ou lente

  • Equatorial: Tipo de montagem, explicado mais abaixo

  • 750mm: Distância focal, ou seja, a distância onde a imagem entra em foco

  • f/5: Razão focal, é a distância focal dividida pelo diâmetro do espelho ou lente

    • E lembrem-se sempre:

    O mais importante é o diâmetro da objetiva, quanto maior for, mais luz ele captará e mais você poderá ver!

    Então, quais são os principais tipos de telescópios?
    São somente 2, o Refrator e o Refletor.
    A diferença principal entre eles é que o Refrator usa lentes, e o Refletor usa espelhos. Então, qual comprar?
    Se você não conhece o céu e é um completo iniciante na astronomia, recomendo que compre um binóculo para começar. Estude o céu e aprenda a reconhecer as constelações, então você poderá aproveitar todo o potencial de um telescópio!
    A maioria dos iniciantes prefere um refrator, seja pela aparência familiar, seja pela facilidade de uso, mas iremos começar falando dos refletores.

    Refletores

    Existem vários tipos de refletores, mas só irei falar sobre o Newtoniano. O telescópio Refletor Newtoniano usa 2 espelhos, o espelho primário, que é o grande espelho côncavo que fica no fim do tubo, e o espelho secundário, que é o pequeno espelho plano que fica na entrada do tubo e reflete a luz para o focalizador e a ocular.

    A luz é refletida e convergida pelo espelho primário para o espelho secundário, que fica em uma inclinação de 45º em relação ao tubo, refletindo a luz para o focalizador e a ocular.
    O refletor possui várias vantagens em relação ao refrator, sendo elas a ausência de aberração acromática, o menor custo e maior captação de luz, porém tem a desvantagem de ter um tubo aberto, causando turbulência dentro do tubo e resultando em perda de qualidade da imagem. Há também a desvantagem do espelho secundário, que causa uma obstrução central na imagem e causa perda de contraste. Mas não se enganem, o espelho secundário não é visível na imagem que você irá ver, e a perda de contraste é notavelmente pequena!

    Refratores

    O telescópio refrator utiliza lentes que convergem a luz para o focalizador e a ocular. É o tipo de telescópio mais indicado para observações planetárias, ja que não há obstrução no tubo, e como possui um tubo fechado, elimina o problema da turbulência interna.
    Infelizmente o refrator vem com 2 grandes desvantagens, essas seriam a aberração cromática e o alto custo.

    Montagens

    Existem 3 tipos de montagens mais usadas, a Alt-Azimutal, a Equatorial e a Dobsoniana.
    A Alt-Azimutal e a Dobsoniana são as mais indicadas para iniciantes, pois elas só realizam os clássicos movimentos prum lado, pro outro, pra cima e pra baixo, sem mais segredos.
    Enquanto a montagem Alt-Azimutal consiste em um tripé e o eixo, a Dobsoniana consiste em uma base, geralmente de madeira e teflon para realizar os movimentos.
    A Equatorial é uma montagem mais complexa (e pesada) que é ajustada alinhando o telescópio com o norte e ajustando a sua latitude na montagem. Isso permite que se siga objetos no céu através de 1 só eixo, tornando a localização e o acompanhamento mais fácil.

    Vantagens e Desvantagens

    Montagem Equatorial:
    Vantagens
  • Facilidade de acompanhamento

  • Possibilidade de instalar um motor para acompanhamento automático

    • Desvantagens
  • Peso

  • Preço

  • Dificuldade de utilização para iniciantes

    • Montagem Azimutal:
    Vantagens
  • Facilidade de uso

  • Leve

  • Preço baixo

    • Desvantagens
  • Dificuldade de acompanhamento

  • Impossibilidade de instalar um motor para acompanhamento automático

    • Montagem Dobsoniana:
    Vantagens
  • Facilidade de uso

  • Preço baixo

  • Estabilidade

  • Possibilidade de montar telescópios gigantes, de até 300mm ou mais

    • Desvantagens
  • Dificuldade de acompanhamento

  • Impossibilidade de instalar um motor para acompanhamento automático

  • Dificuldade de transporte

  • Dificuldade de se montar em um terreno desigual

    • E é isso! O básico sobre os telescópios, tudo que você precisa saber para fazer uma boa compra e aproveitar os céus!

    .::Telescópios - O que cada abertura pode mostrar::.

    -------- 60mm ---------

    (1) Sistema solar: fases de Vênus, Marte se mostra como um pequeno disco alaranjado, globo de Júpiter aparente e suas 4 luas e 2 faixas equatoriais. Anéis de Saturno mas sem a divisão de Cassini, dá para ver uma lua (Titã). Urano e Netuno aparecem como estrelas opacas.

    (2) Estrelas: estrelas de até magnitude 10, resolução de estrelas duplas com separação de 3'' ou mais.

    (3) Céu profundo: aglomerados abertos, aglomerados fechados se vê como manchas brancas arredondadas e dá para se observar as nebulosas mais brilhantes, como Órion (M42) e Lagoa (M8), mas sem detalhes.

    (4) Lua: crateras grandes, marés, máxima resolução de detalhes de 4km.

    -------- 80mm ---------

    (1) Sistema solar: Fases de Vênus e Mercúrio, regiões mais escuras no globo de Marte, globo de Júpiter aparente e suas 4 luas e 2 faixas equatoriais. Anéis de Saturno com divisão de Cassini (em otimas condições). Urano e Netuno aparecem como estrelas opacas.

    (2) Estrelas: Estrelas de até magnitude 11, resolução de estrelas duplas com separação de 1,5'' ou mais.

    (3) Céu profundo: aglomerados abertos, aglomerados fechados se vê como manchas brancas e dá para se observar nebulosas como M42, M27, M78, Trifida entre outras (e a maioria do catálogo Messier em céu bem escuro, mas muito sutilmente), galáxias como M33, NGC253 e outras (mas visões pouco espetaculares).

    (4) Lua: Pormenores de até 3km, picos das cadeias montanhosas.
     
    -------- 114mm ---------

    (1) Sistema solar: fases de Vênus e Mercúrio, principais marcas de albedo em Marte e sua calota polar, faixas equatoriais em Júpiter (mas difícil de ver a mancha vermelha), suas 4 luas e eclipses, 4 ou 5 luas de Saturno e seus eclipses, divisão de Cassini quando os anéis estão muito abertos. Urano se mostra como um disco minúsculo e Netuno como uma estrela fraca.

    (2) Estrelas: Estrelas de até magnitude 12, resolução de estrelas duplas com separação de 1'' ou mais (com boas condições atmosféricas).

    (3) Céu profundo: aglomerados abertos, aglomerados fechados se vê ainda difusos, só que maiores. Varias nebulosas como M27, M1, M57 e algumas galáxias como M33, M51, M81, M82, etc como manchas tênues difusas. Em céu escuro pode-se observar os objetos mais brilhantes do catalogo NGC e o Messier inteiro.

    (4) Lua: Pormenores de 2,2Km e muitas crateras, vales, picos e muralhas.


    -------- 150mm ---------

    (1) Sistema solar: Fases de Vênus e Mercúrio, marcas de albedo em Marte e sua calota polar, faixas equatoriais em Júpiter e sua mancha vermelha, suas 4 luas (nota-se facilmente seus eclipses), 4 ou 5 luas de saturno e seus eclipses, divisão de Cassini e os anéis A e B. Urano e Netuno se mostram como pequenos discos.

    (2) Estrelas: Estrelas de até magnitude 13, resolução de estrelas duplas com separação de 0,8'' ou mais (com boas condições atmosféricas).

    (3) Céu profundo: dá para resolver a periferia de aglomerados globulares como M13, possibilidade de detectar alguns pormenores na estrutura de nebulosas, todos os objetos Messier e vários NGC em céu escuro.

    (4) Lua: Pormenores de 1,6km, fendas e falhas na superfície, crateras minúsculas

    -------- 200mm ---------

    (1) Sistema solar: Fases de Vênus e Mercúrio, pormenores em Marte (principalmente em sua oposição), inclusive alterações por tempestades de poeira. Cinco faixas equatoriais em Júpiter, suas 4 luas, com grande ampliação e condições atmosféricas ótimas pode-se ver as luas como pequenos discos. Faixas equatoriais em saturno e anéis aparecem claramente, 6 luas visíveis. Urano e netuno aparecem como pequenos discos.

    (2) Estrelas: Estrelas de até magnitude 13,5, resolução de estrelas duplas com separação de 0,6'' ou mais (com boas condições atmosféricas).

    (3) Céu profundo: Muitos enxames abertos e globulares, alguns aglomerados são resolvidos até o centro. Centenas de nebulosas acessíveis, algumas galáxias começam a demonstrar sua estrutura espiral. Observação facilitada de todos os objetos Messier e vários NGC.

    (4) Lua: Pormenores de 1,2km

    -------- 300mm ---------

    (1) Sistema solar: boa visão de Marte com possibilidade de ver Phobos e Deimos. Detalhes ovais e de faixa nas bandas de jupiter, 4 luas como pequenos discos. Em condições boas se vê a divisão de Encke nos anéis de Saturno e 11 ou 12 de suas luas. Netuno se revela como pequeno disco com possibilidade de ver sua lua Tritão e Plutão como uma pequena estrela.

    (2) Estrelas: estrelas de até magnitude 14,5, resolução de estrelas duplas com separação de 0,4'' ou mais (com boas condições atmosféricas).

    (3) Céu profundo: principal aplicação deste calibre de telescópio. Aglomerados globulares completamente resolvidos, muitas centenas de galáxias e nebulosas, alguns objetos de céu profundo mostram tênues cores, nota-se braços espirais em diversas galáxias. Vêem-se praticamente todos os objetos do catalogo NGC.

    (4) Lua: Visão alucinante da superfície lunar, em momentos de condições atmosféricas excelentes nota-se pormenores com menos de 1km, marés, crateras e cadeias montanhosas.

    Dicas para quem quer comprar uma telescópio, espacialmente em sites como o Mercado Livre:

    1- Procurem telescópios com abertura de no mínimo 60mm,
    2- com ocular perpendicular ao tubo e
    3- distância focal maior ou igual a 500mm.

    Não acreditem em aumentos de 500 vezes. Um telescópio 60mm só oferece aumentos de até 120 vezes mas, como a qualidade óptica nunca é perfeita, acaba sendo uns 80 vezes, no máximo.
     
    -------------------------------------------
    Fonte das informações sobre o que cada abertura pode mostrar:

    Livro: Telescópios
    Autor: Guilherme de Almeida

    .::Telescópios - Lupascópio::.

    Bruno Ramos, de São Paulo, nos deu este belo exemplo de uma luneta construída com materiais simples. Veja abaixo, com ótimas explicações.

    "Essa Luneta é muito simples, ela é composta por uma Lupa Grande, uma Lupa Pequena e um Tubo de PVC."

    Pra construir essa Luneta ele gastou, no total, R$ 4,00. Pagou R$ 1,50 na Lupa Pequena e R$ 2,50 na Lupa Grande. O cano de PVC ele já tinha em casa. Essas Lupas são encontradas em qualquer papelaria.

    Descrição:

    *Lupa Grande - É na verdade uma Lupa Média, e tem 7,5cm de diâmetro.

    *Lupa Pequena - Possui 5cm de diâmetro.

    *Tubo de PVC - Possui 43cm de comprimento e 5cm de diâmetro, sendo assim encaixa perfeitamente na Lupa Pequena.

    ATENÇÃO - Não espere grandes resultados, não ache que você vai conseguir ver "Luas de Júpiter" pois provavelmente você não vai conseguir ver. Essa Luneta é recomendada para os iniciantes em Astronomia que ainda não possuem nenhum equipamento pra observação astronômica. Ela ajuda bastante na observação e identificação de estrelas e constelações, aliás foi com ela que eu aprendi à reconhecer constelações no céu.

    Vídeo com a Luneta e com a montagem:

    quinta-feira, 15 de outubro de 2009

    Cientistas

    Albert Einstein




    Albert Einstein
    (1879 - 1955)
    Nos anos que se seguiram à unificação da Alemanha, a cidadezinha de Ulm oferecia uma visão típica dos pequenos centros do sul do país. Possuía, algumas fundições e uma indústria têxtil, mas a maior parte das atividades girava em torno do pequeno comércio. Seus habitantes, de espírito largo e tolerante, liam poetas e dramaturgos como Schiller, Heine e Lessing, num contraste evidente com o autoritarismo dos funcionários e oficiais prussianos, preocupados em consolidar o Império.
    Nessa cidade nasceu Albert Einstein, a 14 de março de 1879. Sua infância, porém, seria passada em Munique, para onde seu pai, Hermann Einstein, transferira sua loja de artigos elétricos. Ali Albert realizou seus primeiros estudos. Durante o curso secundário, não se adaptando aos métodos rígidos e mecânicos que caracterizavam o ensino da época, desenvolveu um desinteresse crescente pelas atividades escolares. Para muitos professores, o jovem não passava de um estudante medíocre.
    Cedo, porém, o "estudante medíocre" tivera sua curiosidade despertada pela ciência: aos cinco anos, presenteado com uma bússola, Einstein sentira a excitação da descoberta, maravilhando-se com o instrumento. É ele mesmo quem analisa essa emoção, que "parece nascer quando uma experiência vem desmentir um mundo de concepções já suficientemente arraigadas em nós. Sempre que uma tal contradição é sentida com força e intensidade, experimentamos uma reação decisiva na maneira de interpretar o mundo. O desenvolvimento dessa interpretação é, em certo sentido, como um vôo contínuo a partir da surpresa".
    E Albert não parou mais de se maravilhar. Seu tio Jacob, competente engenheiro, despertou-lhe o interesse pela Matemática. Daí para a escolha de um caminho independente foi apenas um passo e, antes de completar quinze anos, Einstein já se decidira - estudaria, sim, mas fora do horário das aulas, e o que lhe interessasse. De qualquer maneira, quando deixou Munique (expulso da escola sob a alegação de que "sua presença minava o respeito dos demais alunos pela instituição"), todos ficaram contentes: ele próprio, por abandonar uma disciplina sufocante; os professores, por se livrarem de um aluno rebelde.

    Laboratório de Física da Escola Politécnica de Zurique
    Mudou-se com a família para Milão, onde, atendendo aos insistentes apelos do pai - que se achava à beira da falência e pedia que terminasse logo os estudos para arranjar trabalho - acabou por ingressar na Escola Politécnica de Zurique, na Suíça alemã, formando-se em 1900. Aí conheceu uma estudante húngara, Milena Maritsch, sua primeira mulher, com a qual teria dois filhos.
    Durante esse período, dedicou grande parte do seu tempo à leitura de trabalhos dos mestres do século XIX, adquirindo uma visão mais profunda da Física e seus problemas. Preferiu sempre organizar livremente seus trabalhos, sem se preocupar com os exames. Em sua autobiografia, confessa: "Esta obrigação desviava-me de tal forma do meu trabalho que, depois dos últimos exames, só a idéia de abordar um problema científico me aborrecia durante todo o ano... Efetivamente, é quase milagre que os modernos métodos de ensino não tenham estrangulado completamente a curiosidade de investigação, porque esta delicada plantinha, mais do que estímulo, necessita de liberdade, e, se a privam dela, definha e morre".

    Berna, Suíça
    Essa incompatibilidade com os meios acadêmicos lhe traria, contudo, dificuldades. Não conseguindo um lugar de assistente na Escola Politécnica, Albert passou os dois anos seguintes dando aulas particulares ou substituindo ocasionalmente algum professor de escola secundária, até obter em 1902, um emprego na Repartição de Patentes de Berna. Sua insegurança financeira terminava, abriam-se novas perspectivas.
    A respeito desse emprego, escrevia: "A formulação de atas e patentes era uma bênção para mim, pois permitia-me pensar na Física. Além disso, uma profissão prática é salutar para um homem como eu: a carreira universitária condena um jovem pesquisador a certa produção científica, e somente os caracteres bem temperados podem resistir à tentação das análises superficiais".
    Com o pouco trabalho e a atmosfera razoavelmente serena da repartição, Einstein pôde produzir a maior parte da obra científica que o imortalizaria: três trabalhos publicados em 1905. O primeiro versava sobre o efeito fotoelétrico e valeu-lhe o Prêmio Nobel de Física em 1921. O segundo, sobre o movimento browniano, nao só provou de maneira irrefutável a teoria cinética do calor, como forneceu a melhor prova "direta" da existência das moléculas.
    A comprovação de sua lei sobre o movimento browniano, através da experiência feita por Jean Perrin ". . . convenceu os céticos, que eram mais ou menos numerosos nessa época (entre eles, Ostwald e Mach), da realidade dos átomos.
    No seu terceiro trabalho de 1905, intitulado Sobre a Eletrodinâmica dos Corpos em Movimento, eram lançadas as bases da Teoria da Relatividade Restrita, que abriria novos caminhos para o desenvolvimento teórico da Física.
    Já no século XIX, esboçava-se a grande revolução científica que daria origem à Teoria da Relatividade. Seus primórdios podem ser encontrados nos trabalhos do escocês James Clerk Maxwell que, em meados desse século, previa teoricamente a existência das ondas eletromagnéticas, que deveriam se propagar com a velocidade da luz (isto é, 300 000 km/seg).
    Em 1888, o cientista alemão Heinrich Hertz conseguiu produzir tais ondas em seu laboratório, mostrando que elas podem ser geradas, detectadas, refletidas e refratadas, bem como interferir entre si. Suas observações também comprovaram que a luz é uma onda eletromagnética, ou seja, possui natureza ondulatória.
    Essa descoberta trouxe à tona um problema: na teoria newtoniana, uma onda é o produto da vibração de um meio material. As ondas que se formam na água, por exemplo, resultam de uma oscilação que, ao se propagar, afeta as moléculas do líquido. Ora, se a luz é uma onda, é necessário que o espaço seja preenchido por alguma substância que possa oscilar; do contrário, a luz solar não poderia alcançar a Terra. A essa substância deu-se o nome de éter
    Assim, o grande problema dos físicos nos fins do século XIX era demonstrar a existência do éter. Uma série de fatos, relacionados com a incidência da luz das estrelas sobre a Terra, parecia indicar que o éter se mantinha em permanente repouso, tornando-se por isso o referencial absoluto. Levantava-se, dessa forma, a possibilidade de calcular a velocidade da Terra em relação ao éter, desde que se medisse a velocidade da luz em diversas circunstâncias.
    E foi o que o cientista Albert Michelson fez em 1881 e repetiu com Edward Morley seis anos depois, numa experiência que se tornou célebre. Supondo que o éter existisse, o movimento de translação da Terra através dele - pela Mecânica de Galileu-Newton - resultaria numa espécie de "vento"; calcularam, então, que as ondas luminosas provenientes de uma lâmpada seriam mais velozes caso se propagassem no mesmo sentido desse "vento" de éter, do que em sentido contrário.
    A partir dessa hipótese, Michelson e Morley procuraram medir a diferença entre essas duas velocidades. Para grande espanto de todos, tal diferença não se verificou: a velocidade da luz permaneceu invariável, ou seja, a luz (onda eletromagnética) não sentiu tal "vento" da concepção mecânica. Estava criado um sério impasse. A mecânica clássica entrava em contradição com o novo campo da Física: a Eletrodinâmica de Maxwell.
    Na Mecânica de Galileu-Newton imperava o princípio da relatividade de Galileu, enunciado em 1632 nos Diálogos Sobre os Dois Grandes Sistemas do Mundo, exposto por um dos personagens do livro, Salviati, que representa o autor:
    "Salviati - Tranque-se com algum amigo no maior salão sob o convés de algum navio e aí procure moscas e outras pequenas criaturas aladas. Tome também de uma grande banheira cheia de água com alguns peixes; pendure uma garrafa e faça sua água cair gota a gota em uma outra garrafa de gargalo fino colocada por baixo. Então, com o navio parado, observe cuidadosamente como aqueles pequenos animais alados voam com igual velocidade para todos os lados do salão; como os peixes nadam indiferentemente em todas as direções; e como as gotas caem todas dentro da garrafa de baixo ... Tendo observado todos esses pormenores, embora ninguém duvide de que, enquanto o navio permanece parado, eles ocorrerão dessa maneira, faça com que o navio se mova com a velocidade que lhe aprouver, desde que o movimento seja uniforme não variando deste ou daquele modo. Você não será capaz de discernir a menor alteração em qualquer dos efeitos acima mencionados, nem poderá deduzir de qualquer um deles se o navio está em movimento ou parado".
    O navio é o que se denomina um referencial galileano (ou inercial), ou seja,, um sistema de referências que se encontra em repouso ou em movimento retilíneo com velocidade constante em relação a outro referencial, o solo.
    Segundo a mecânica clássica, era possível até então - uma vez conhecido o estado de movimento de um sistema de referências em relação a outro expressar as coisas que acontecem nesse sistema em termos do que acontece no outro (e vice-versa), pela aplicação das transformações de Galileu, um conjunto de três equações matemáticas.
    Essas 'transformações, entretanto, não eram aplicáveis aos fenômenos eletromagnéticos. E enquanto os físicos tentavam encontrar a solução desse problema dentro da Mecânica de Galileu Newton, Einstein decidiu-se por uma posição mais radical.
    Embora achasse compreensível a atitude de querer preservar a mecânica clássica, percebeu que essa preocupação estava causando o enfraquecimento de uma das posturas fundamentais para a pesquisa científica, mais importante do que a sobrevivência desta ou daquela teoria: a manutenção de um espírito sempre aberto para as surpresas que a natureza pode oferecer. Como ele mesmo disse: "A fé em um mundo exterior, independente do sujeito que o percebe, se encontra na base de toda ciência da natureza. Como as percepções dos sentidos não dão senão informações indiretas sobre esse mundo exterior, sobre esse 'real físico', este só pode ser apreendido pela via especulativa. Daí resulta que nossas concepções do real físico não podem ser jamais definitivas. Se quisermos estar de acordo - de uma maneira lógica tão acurada quanto possível - com os fatos perceptíveis, devemos estar sempre prontos a modificar essas concepções.
    Foi com esse espírito aberto que Einstein atacou o problema com que seus contemporâneos se debatiam. E o ataque foi direto à base: ele negou a validade da Mecânica de Galileu-Newton como um modelo adequado para a descrição de todos os fenômenos físicos.
    Na contradição percebida entre o Eletromagnetismo de Maxwell e a Mecânica de Galileu-Newton, Einstein optou pelo primeiro. Generalizando o princípio de relatividade de Galileu (que vale apenas para os casos de velocidades desprezíveis em relação à velocidade da luz), estendeu-o à eletrodinâmica dos corpos em, movimento. Em outras palavras, determinou que é impossível, por meio de qualquer experiência realizada dentro de um referencial inercial seja ela de natureza mecânica ou eletromagnética colocar em evidência o estado de repouso ou o movimento retilíneo uniforme. Afirmou, dessa forma, a universalidade, das leis da natureza.
    Para obter o Princípio de Relatividade Restrita de Einstein, deve-se acrescentar ao diálogo de Galileu: "Tranque-se com algum amigo. . . levando consigo lanternas, ímãs, bobinas elétricas e outros instrumentos eletromagnéticos. A propagação da luz, a interação dos ímãs, cargas e correntes elétricas não porão em evidência se o navio está parado ou em movimento retilíneo com velocidade constante.
    Einstein introduziu, ainda, um princípio adicional: "A velocidade da luz, no espaço vazio, tem um valor constante c, independente do movimento da fonte e do movimento do observador (Princípio da Constância da Velocidade da Luz)".
    Esses dois principias equivalem a aceitar o resultado negativo da experiência de Micheison-Morley e afirmar que o éter não existe. E se não existe o éter a servir de referencial para o movimento dos corpos, então só podemos falar do movimento de um corpo em relação a outro corpo. Portanto, Michelson não poderia mesmo conseguir determinar o movimento da Terra em relação ao éter. Ou seja, a velocidade é um conceito relativo.
    O espaço vazio tem, assim, a propriedade de transmitir ondas eletromagnéticas, como as da luz, à velocidade de 300000 km/seg, independentemente do movimento da fonte e do observador. E, em vez de considerar os campos elétricos e magnéticos como tensões do éter, atribui-se a eles uma realidade material.
    Além disso, a grande inovação da Teoria da Relatividade são as modificações que ela introduz nos conceitos de tempo e comprimento dos corpos, afirmando que - conforme o referencial usado para medir essas grandezas - o tempo se dilata e os comprimentos se contraem. Não é fácil aceitar essas evidências, pois a experiência diária que envolve velocidades insignificantes em relação à da luz - parece indicar que, como disse Newton nos seus Princípios, "o tempo absoluto, real e matemático, por si mesmo e por sua própria natureza, flui uniformemente, sem relação com qualquer objeto exterior", e que "o espaço absoluto, em sua própria natureza, sem relação com qualquer objeto exterior, permanece sempre igual e imóvel". No entanto, a adoção dos dois princípios de Einstein implica uma revisão do caráter "absoluto" dessas noções.
    Em seu artigo Sobre a Eletrodinâmica dos Corpos em Movimento, que publicou em 1905, Einstein esclarece: "Todos os nossos raciocínios, nos quais o tempo tem um papel a desempenhar, são opiniões acerca de acontecimentos simultâneos. Se eu disser, por exemplo, o trem chega às 7', quero dizer que a coincidência do ponteiro pequeno do meu relógio e a chegada do trem são acontecimentos simultâneos". E, para ilustrar seu conceito relativo de simultaneidade, utiliza o exemplo de dois raios que, ao atingirem as extremidades de um trem - com velocidade constante e movendo-se em linha reta -, chamuscam o solo, nele deixando duas marcas.
    Se houver dois indivíduos observando o mesmo fato - um dentro do trem, exatamente na metade dele, e outro fora, bem no meio do trecho entre as duas marcas no solo - suas conclusões serão diferentes. Se o observador no solo disser que os dois raios caíram simultaneamente, ou seja, que os sinais luminosos dos dois relâmpagos o atingiram no mesmo instante, o observador no trem dirá ter visto os raios caírem em momentos sucessivos. Isto se explica porque o observador no trem, ao mesmo tempo que se desloca para a direita, de encontro ao relâmpago da frente do trem, se afasta do relâmpago que vem da extremidade traseira do trem. Logo, este último relâmpago deve percorrer uma distância maior do que o primeiro para chegar até o observador. Como a velocidade da luz é constante, o relâmpago da frente o atinge antes do relâmpago de trás.
    Para que a diferença de tempo na chegada dos dois relâmpagos seja apreciável para o observador no trem, o veículo deve estar a uma velocidade próxima à da luz.
    Da experiência do trem de Einstein concluímos, também, que o intervalo de tempo transcorrido entre a queda dos dois raios é zero para o observador no solo, pois os dois acontecimentos para ele são simultâneos, e é diferente de zero, ou seja, aumenta para o observador no trem, pois para este os dois acontecimentos não são simultâneos.
    Assim, de um modo geral, podemos dizer que o intervalo de tempo entre dois acontecimentos, medidos num determinado referencial, se dilata quando medido de outro referencial, móvel em relação ao primeiro: cada um "vê" o tempo do outro se dilatar ou fluir mais lentamente. De forma que a indicação de tempo só tem sentido quando for mencionado o referência onde ele é medido.
    O mesmo acontece com a noção de comprimento. O comprimento do trem de Einstein em movimento é a distância entre os dois pontos do solo que são ocupados simultaneamente por suas duas extremidades. Sendo a simultaneidade relativa, o comprimento também o será. E fica, portanto, também desprovido de sentido o conceito do. "espaço absoluto" de Newton.
    Agora, imagine-se o seguinte. Um passageiro, que se encontra no carro restaurante de um trem, come um bife e depois a sobremesa, sentado à mesma mesa, isto é, no mesmo local para o observador-no-trem. Mas, para o observador-no-solo, esse passageiro comeu os dois pratos em pontos da ferrovia separados por vários quilômetros. Em resumo: "acontecimentos que ocorrem no mesmo local, em tempos diferentes, num referencial galileano, ocorrem em locais diferentes, quando observados em outro referencial galileano".
    A propósito da simultaneidade dos relâmpagos, já se afirmou anteriormente que "acontecimentos que ocorrem ao mesmo tempo, em locais diferentes, num referencial galileano, ocorrem em tempos diferentes, quando observados de outro referencial galileano". Conclui-se, portanto, que as duas afirmações se equivalem: basta substituir a palavra local pela palavra tempo, para de uma obter a outra. Sendo assim, o espaço e o tempo estão em pé de igualdade.
    Hermann Minkowski, que foi professor de Einstein em Zurique, fundiu os dois conceitos num só - o espaço-tempo - a respeito do qual declarou: "A partir de agora o espaço em si e o tempo em si se fundem por completo nas sombras, e só algo que é a união de ambos conserva existência própria".
    Que um corpo tenha 3 dimensões, ninguém duvida. Mas, além disso, ele existe porque o tempo flui através dele, constituindo uma 4º dimensão. Minkowski chamou um ponto qualquer nesse espaço quadridimensional - ou contínuo espaço-tempo - de acontecimento ou evento, que pode ser determinado por quatro números: três para a posição no espaço (comprimento, largura e altura) e um quarto designando o tempo transcorrido.
    A Teoria da Relatividade Restrita recebeu importante confirmação experimental algum tempo após sua formulação: verificou-se nos aceleradores atômicos um aumento de massa das partículas à medida que sua velocidade era incrementada.
    Os efeitos relativísticos só são detectáveis a velocidades muito próximas à da luz. Por isso, a teoria de Einstein não rejeita a Mecânica de Galileu-Newton, utilizando-a como um caso particular para corpos com velocidades desprezíveis em relação à da luz.
    Diz Einstein, no livro escrito de parceria com o físico polonês Leopold Infeld, seu amigo íntimo e colaborador: "Criar uma nova teoria não corresponde a demolir um pardieiro para a construção de um arranha-céu. Será antes subir uma montanha para alcançar visão mais dilatada e descobrir imprevistas ligações entre o nosso ponto de partida e os arredores. Mas o ponto de onde partimos ainda existe e pode ser visto, conquanto apareça cada vez menor e forme uma parte bem minúscula da grande paisagem desvendada pela ampliação de nosso campo visual". A revolução relativista significou justamente a solução de várias contradições e uma nova maneira de ver e representar o Universo, o "subir da montanha".
    A nova mecânica einsteiniana apresenta ainda a importante relação E = mc², que exprime a equivalência entre a massa e a energia de um corpo. Esta lei afirma que toda variação de massa guarda relação com a variação de energia e vice-versa.
    Quando um corpo qualquer irradia energia, automaticamente ele perde massa. Assim, o Sol perde cerca de 4 milhões de toneladas de massa por segundo. Para transferir 1 grama de massa a um corpo, é preciso fornecer-lhe a fabulosa energia de 25 milhões de kWh. De modo que, em condições normais, as variações de massa são insignificantes. Mas, na Física Nuclear, as grandes mudanças de massa constituem hoje uma realidade: o fenômeno mais conhecido é o da bomba atômica, onde uma pequena massa de material físsil fornece uma grande energia.
    Com a fórmula E = mc², Einstein demonstrou que o uso da energia atômica era teoricamente possível; mas nada, nem ninguém, podia assegurar que fosse viável na prática.
    Ao tempo da Segunda Guerra Mundial, Einstein já se encontrava nos Estados Unidos, refugiado da perseguição aos judeus, que se iniciara em 1933 com a ascensão de Hitler. E a 2 de agosto de 1939, solicitado por vários físicos, entre os quais Szilard, escreveu ao presidente Roosevelt uma carta, em que o alertava sobre o perigo de uma bomba atômica nazista. "Tenho o conhecimento de que a Alemanha pôs fim à venda de urânio das minas tchecas de que se apossou."
    Se a derrota da Alemanha afastou este temor, outro, entretanto, surgiu. Sua carta de advertência fora o ponto de partida para o projeto de fabricação da bomba americana. E Szilard foi novamente à procura de Einstein, para que ele mais uma vez se dirigisse a Roosevelt, desta vez para pedir que não se usasse a bomba americana contra o Japão, já praticamente derrotado. A carta foi enviada.
    A 12 de abril de 1945, dia da morte repentina do presidente americano, encontraram esta carta no seu gabinete, ainda fechada. Truman, sucessor de Roosevelt, não deu ouvidos a Einstein e aos físicos que o apoiavam, ordenando o bombardeio nuclear de Hiroxima e Nagasáqui, com as terríveis conseqüências que se conhecem.
    A Teoria da Relatividade Restrita tinha sido aceita com entusiasmo pelos físicos, pois vinha resolver muitos problemas. Mas, quanto à Relatividade Generalizada, até mesmo Max Planck não lhe dava a devida importância: "Se agora está quase tudo resolvido, por que você se preocupa corri estes problemas?"
    Einstein, entretanto, lançou-se com afinco à nova tarefa de interpretar, em termos relativísticos, os fenômenos da gravitação, trabalho que concluiu em 1916. Em síntese, explicou a gravitação como uma decorrência geométrica do espaço-tempo. Tal hipótese mostra que a presença de um corpo em determinado local causa urna distorção na região que lhe é próxima, pois o efeito dos corpos materiais não é engendrar forças, como afirma a lei de gravitação de Newton,. mas curvar o espaço-tempo. Se o corpo tem grande massa, os efeitos da distorção devem ser mensuráveis; assim, um raio de luz proveniente de uma estrela distante e que, para incidir sobre a Terra, tenha que passar próximo ao Sol, deveria sofrer uma alteração em sua trajetória.
    Einstein foi mais longe. Se a matéria encurva o espaço-tempo, então é possível admitir a hipótese de que todo o Universo é curvo. E, com essa idéia, criou uma nova Cosmologia.
    Ao nível dos fatos experimentais, a Teoria da Relatividade explica três fenômenos importantes: o desvio da órbita do planeta Mercúrio, o encurvamento dos raios luminosos ao passarem perto do Sol e o aumento do comprimento de onda da luz emitida por estrelas densas (desvio para o vermelho gravitacional).
    Pouco depois de ter demonstrado a existência das ondas eletromagnéticas, Hertz descobriu outra coisa interessante: que determinadas substâncias, quando iluminadas, emitiam elétrons. Esse fato, conhecido como efeito fotoelétrico, permaneceu sem explicação plausível, até que Einstein dele se ocupou. Recorrendo à recém elaborada teoria quântica de Max Planck - segundo a qual a emissão e absorção da luz, ou da radiação em geral, não têm lugar de maneira contínua mas sim descontínua, por saltos ou quanta de energia (plural da palavra latina quantum, que significa "quantidade determinada") - Einstein aplicou essa concepção ao efeito descoberto, ampliando-a.
    Em 1921, Einstein recebeu o Prêmio Nobel pela explicação do efeito fotoelétrico. A celebridade, contudo, jamais alterou seu caráter modesto. Depois que abandonou a Alemanha, em 1933, instalou-se definitivamente no Instituto de Estudos Avançados de Princeton, onde lecionaria o resto da vida.

    Sua casa em Princeton
    Sua preocupação com o desligamento de tudo o que fosse acessório é bem expressa por Infeld: "Somos escravos de banheiras, geladeiras, automóveis, rádios e milhões de outras coisas ... O que Einstein resolveu foi o problema do mínimo: sapatos, calças, camisa e jaqueta, coisas realmente necessárias; seria difícil reduzi-las ainda mais".
    Como homem, não foi menos admirável do que como cientista. Um visitante perguntou-lhe certa vez qual seria, no leito de morte, o balanço de sua vida: fora um sucesso ou tinha sido inútil? Respondeu simplesmente: "Nunca me interessaria por essa questão, nem no leito de morte, nem noutra altura qualquer. Ao fim e ao cabo, não passo de uma partícula da natureza". Na mesma paz em que viveu, Albert Einstein morreria, em 1955.

    Robert Boyle




    Robert Boyle
    (1627 - 1691)

       Opinião dominante na atualidade situa o nascimento da Química - como uma coleção de informações - na Alexandria do início da nossa era. Foi nesse grande centro comercial do Egito que se fundiu o conhecimento prático adquirido pelos egípcios com as idéias filosóficas dos pensadores gregos. Quando os árabes invadiram a região, absorveram esse conhecimento (que os habitantes da cidade denominavam chemia) e o desenvolveram, descobrindo e investigando inúmeras substâncias. Assim nasceu a Alquimia, a precursora da Química, posteriormente divulgada no Ocidente pelas invasões muçulmanas.
        Apesar das importantes descrições de experimentos químicos e das informações práticas que legou, a Alquimia não conseguiu se libertar de seus componentes de magia e misticismo. Um de seus mitos era a fórmula mágica de transformação dos metais em ouro, que preocupou os europeus durante quase toda a Idade Média.



       Apenas na Renascença haverá o desabrochar de uma nova mentalidade, mas somente no século XVII é que a Química se transformará em um campo de estudo com objetivos e métodos perfeitamente delimitados. Nesta evolução coube um papel de destaque a Boyle que, com seu Químico Cético, publicado em 1661, deu um passo decisivo para a afirmação da Química como uma área de pesquisa autônoma. Seguindo o exemplo das obras de seu mestre Galileu, Boyle redigiu seu livro em forma de um diálogo entre três personagens - um aristotélico, um defensor das teorias da Química Médica de Paracelso e um químico cético -, tomando a posição deste último, que antevia novos horizontes para a Química. A obra conclui com a defesa da teoria atomista de Pierre Gassendi e do emprego de um método de raciocínio científico como o propagado por Descartes, baseado em idéias "claras e distintas". Com essas teses Boyle salientava, de forma definitiva, como e por que a observação de substâncias individuais e suas transformações deveria constituir um tema especial de estudo, tanto quanto o comportamento das estrelas e planetas, a natureza dos números ou as doenças do corpo humano.

       Assim, como representante de um grupo típico de cientistas ingleses dos séculos XVI e XVII - cientistas amadores, em muitos casos ocupando alta posição social -, Boyle destacou-se principalmente por sua ajuda ao desenvolvimento teórico da ciência, em especial da química. Tomava, pois, uma posição diferente em relação aos pesquisadores do continente, na maioria das vezes farmacêuticos de profissão, que se destacavam pela descoberta de substâncias e reações, desenvolvendo o conhecimento empírico das coisas.
     
        Robert, Boyle nasceu no castelo de Lismore, na Irlanda, a 25 de janeiro de 1627. Era o sétimo dos catorze filhos do duque de Cork, homem abastado, senhor de terras e membro influente da corte. Sua educação foi primorosa. Ainda criança aprendeu o latim e o francês e, com apenas oito anos, foi mandado para Eton, escola tradicional, freqüentada pelos filhos das mais afortunadas famílias inglesas. Ali permaneceu até 1638, quando, em companhia de um tutor francês, partiu em viagem pela Europa. O roteiro incluía uma estada em Florença (de 1641 a 1642), onde o jovem inglês assistiu aos últimos anos da vida de Galileu Galilei, tendo ocasião de estudar de perto "os paradoxos do grande espectador de estrelas". Pôde, desta forma, assimilar sua posição crítica perante a filosofia aristotélica e adquiriu com ele a certeza de que a experiência é a fonte clara e pura dos conhecimentos científicos.
     
        Indo para a França, entrou em contato com a obra de Pierre Gassendi, cientista e professor de Matemática no Collège de France, defensor da teoria atômica da matéria, esquecida desde os tempos de Leucipo e Demócrito na antiga Grécia. Conheceu também a obra de Descartes e, embora não concordasse com sua concepção de um Universo totalmente preenchido por um "éter" onipresente, nem com sua teoria da descontinuidade da matéria, Boyle deu extrema atenção ao método cartesiano de raciocínio e sempre buscou, como o filósofo francês, expressar suas idéias de maneira clara e precisa.
        De volta à Inglaterra, começou a aplicar os conhecimentos recém-adquiridos. Sendo um homem de posses, podia dedicar-se totalmente à ciência, ao contrário de alguns cientistas da época, que encontravam grandes dificuldades em desenvolver seus projetos, muitas vezes por falta de recursos mínimos de sobrevivência.
        Em 1644, Boyle mudou-se para Oxford, onde passou a freqüentar reuniões de um grupo de jovens interessados em desenvolver a chamada Filosofia Experimental (ciências físicas e químicas). Reunindo gente importante como John Wilkins (teólogo e filósofo), John Wallis (teólogo e geômetra), Samuel Foster (astrônomo), Jonathan Goddard (professor de Medicina), eles começaram a encontrar-se sistematicamente, a princípio na Buil Head Tavem (Taverna da Cabeça de Touro) e depois no Gresham College. Para defender seus propósitos, o grupo fundou inicialmente o Philosophical College e depois a Philosophical Society, da qual muitos membros, inclusive Boyle, acabaram por fundar a Royal Society of London - a Sociedade Real de Londres, para o desenvolvimento das ciências naturais.
        Durante sua permanência em Oxford, Robert Boyle foi imensamente fecundo. Por seu laboratório passaram diversos assistentes que depois se notabilizariam no mundo da ciência, como Robert Hooke e Denis Papin. Em 1660 publicou sua primeira obra científica Novas Experiências Físico-Mecânicas, Concernentes à Elasticidade do Ar e Seus Efeitos -, onde relata uma série de estudos e observações a partir dos trabalhos de Galileu, Pascal e Torricelli sobre o peso do ar (pressão atmosférica) e o vácuo. Para essas experiências, serviu-se da bomba pneumática idealizada pelo alemão Otto von Guericke, adaptada por Robert Hooke para uso em laboratório.
        Tratando-se de uma obra essencialmente não aristotélica, levantou grande celeuma na época: logo em seguida foram publicados dois livros com violentos ataques tanto às experiências como às interpretações de Boyle. Um desses trabalhos era de autoria do famoso teórico de Filosofia Política Thomas Hobbes, ardente defensor da não-existência do vácuo e da teoria do "éter" que preencheria todo o Universo. O outro livra foi escrito por um obscuro adepto das postulações aristotélicas, o jesuíta Franciscus Linus, que tinha objeções a todo o esquema conceitual sobre o peso do ar e o vácuo, desenvolvido por Pascal a partir do barômetro de Torricelli, ao qual Boyle havia feito algumas complementações.
        Em 1662, Boyle publicou sua resposta aos ataques, num livro contendo novas experiências e argumentos suficientes para rebater tanto Hobbes como Linus. Na segunda metade do Apêndice - intitulado Onde Se Examina a Hipótese Funicular dos Adversários - ele incluiu sua famosa lei da relação entre a pressão e o volume dos gases.
        Nessa parte do livro, Boyle escrevia: "Pode-se notar que, além de tudo, a hipótese do adversário é desnecessária, visto que ele não recusa que o ar tenha algum peso e elasticidade, mas, sim, afirma serem essas qualidades insuficientes para realizar tão grandes trabalhos como o de contrabalançar uma coluna de mercúrio de 75 cm, como nós dissemos; vamos, portanto, procurar, mostrar-lhe que a elasticidade do ar é capaz de realizar muito mais do que o simplesmente necessário para confirmar a experiência de Torricelli".


       Para isso, o cientista descreve sua famosa experiência. Preparando um tubo de vidro com a forma de uma letra J (com o braço menor fechado e o maior aberto), despejou mercúrio pela extremidade aberta, até que a diferença entre o nível de mercúrio do braço menor para o maior fosse de 75 em. Concluiu, daí, que a pressão do ar fechado no braço mais curto era duas vezes maior que a pressão atmosférica que agia no outro braço, observando então, "não sem prazer e satisfação", que o volume do ar comprimido no braço menor tinha se reduzido à metade do volume total.
     
        Em seus trabalhos sobre as relações entre pressão e volume dos gases, Boyle não faz qualquer alusão explícita à influência da temperatura nos resultados obtidos. Na verdade, ele chegou a destacar o fato de expandir-se o ar com o calor e de contrair-se com o frio; mas, nesse caso, ele estava preocupado apenas em saber se o ar comprimido se comportaria da mesma forma. Por isso, aqueceu com uma vela o braço mais curto do tubo, resfriando-o, a seguir, com água. Devido à qualidade rudimentar dos aparelhos empregados, a análise quantitativa dos dados obtidos não indicou uma variação significativa, por isso o cientista não deu destaque especial à influência da temperatura. Hoje em dia, sabe-se que a pressão de um dado volume de gás, à temperatura ambiente, aumenta em 1/273 do seu valor, para uma elevação de temperatura de 1 grau Celsius.

    (Acessórios da bomba de ar utilizada por Boyle nas suas pesquisas
    sobre a elasticidade do ar, o que o conduziu à enunciação
    da sua lei, relacionando pressão e volume)

        Atualmente, quando se pretende uma medida rigorosamente correta da relação entre pressão e volume de um gás, é indispensável que se fixe antes a temperatura empregada. Algumas experiências mais recentes demonstram que, mesmo à temperatura ambiente, a Lei de Boyle (P1.V1 = P2.V2, à temperatura constante) é apenas aproximadamente verdadeira. Quanto maior a pressão de um gás , maior será o desvio da lei e, se o gás estiver perto do seu ponto de liquefação, o desvio encontrado será realmente muito grande. Entretanto, dependendo do rigor desejado nos cálculos, para uma dada faixa de temperatura e pressão, podemos enunciar a lei de Boyle da seguinte maneira: para gases ideais, a uma temperatura fixa, a pressão é inversamente proporcional ao volume.
     
        Entretanto, é realmente no campo da química teórica que se situam as maiores contribuições do cientista inglês. Um de seus grandes méritos foi o de trazer para esta ciência a visão mecânica da natureza, que então triunfava na Física, sob a influência de Galileu. Como ele próprio dizia: "Até hoje os químicos sempre pensaram que seu trabalho fosse limitado à preparação de beberagens ou à transmutação dos metais. Em vez disso, eu procuro considerar a Química de modo diferente, não como poderia fazer um médico ou um alquimista, mas como um filósofo.
     
        Boyle construiu sua própria visão do universo mecânico, no qual as qualidades fundamentais eram a matéria e o movimento. Essas idéias ele as expôs no livro A Origem das Formas e Qualidades, publicado em 1666. Nele, o cientista faz a defesa da teoria atômica, afirmando que qualquer combinação química é o resultado de uma reação entre partículas elementares. Sobre isso, escreveu: "Existem conjuntos nos quais as partículas não se ligam intimamente entre si, mas podem encontrar-se com corpúsculos de outra denominação, e estarem dispostas a se unir mais intimamente com algumas delas do que entre si mesmas". Portanto, sua concepção do Universo baseava-se na existência inicial de partículas sólidas, fisicamente indivisíveis. Estas associavam-se em grupos maiores que, por sua vez, agiam como unidades nas reações químicas (é o que se conhece atualmente pelo nome de moléculas). Para ele, o tamanho e a forma dessas unidades é que dariam as propriedades físicas das substâncias.
     
        Além disso, Boyle também foi o primeiro a dar uma definição de elemento químico: "Entendo por elementos, como aqueles químicos que falam categoricamente pelos seus Princípios, certos corpos primitivos e simples ou perfeitamente não misturados que, não sendo constituídos por outros corpos, ou um do outro, são os ingredientes dos quais todos os corpos perfeitamente mistos são imediatamente compostos, e nos quais estes se resolvem quando divididos até as últimas conseqüências Por "corpos perfeitamente mistos" ele entende as substâncias compostas, consideradas distintas das misturas mecânicas. Entretanto, o cientista não foi muito claro na sua discussão dos elementos químicos. Considerava os diferentes elementos como constituídos de alguma "matéria primária", e a variação das suas propriedades era atribuída a formas e movimentos diferentes das partículas dessa "matéria".
     
        Apesar de se destacar como teórico, Boyle era um hábil experimentador, tendo realizado várias descobertas importantes nesse campo. Desenvolveu, entre outros, o método para o isolamento do fósforo - a partir de sugestões dadas pelo descobridor desse elemento, H. Brand, e usou a nova substância em suas investigações sobre a natureza do ar. A respeito, escreveu dois livros - The Aerial Noctiluca (1680) e The Icy Noctiluca (1681) nos quais descreve essas atividades experimentais com o fósforo. Também investigou os ácidos e os álcalis, o uso de indicadores, e descreveu vários testes úteis para análise química qualitativa.
        Assim como em Ciência, Boyle também foi um fértil escritor em Teologia. Seu primeiro livro, Seraphic Love, publicado em 1659, teve muito destaque. Nele aparece uma tentativa interessante de usar a ciência em apoio da religião (assim como o fez Descartes). Também escreveu A Excelência da Teologia quando Comparada com a Filosojta Natural (1674), ao qual anexou, curiosarnente, Algumas Reflexões Ocasionais sobre a Excelência e o Avanço da Filosofia Mecânica.
     
        Robert Boyle morreu em Londres, a 30 de dezembro de 1691, reverenciado pelos cientistas de toda a Europa e especialmente pelos membros da Royal Society. Fora eleito presidente desta associação em 1680, mas declinara da honra, por considerar-se não merecedor do posto. Em toda a sua vida sempre evitou honrarias e distinções, dedicando-se unicamente à ciência.


    Henri Becquerel


    Henri Becquerel
     (1852 - 1908)
       

        Impossível esconder o desapontamento. O dia 26 de fevereiro de 1896 amanhece encoberto em Paris. Só resta guardar o material, à espera de um dia de sol. De fato, a presença da luz solar é condição indispensável para levar a termo a experiência que Henri Becquerel quer realizar.
        Talvez o dia seguinte traga o Sol tão esperado. Mas não: o céu continua desanimadoramente cinzento, recusando-se a colaborar. E a Becquerel não resta outro recurso senão esperar pacientemente. Somente a 1º de março ele, enfim, reaparece.
    Por incrível que pareça, o mau tempo será justamente um colaborador decisivo na grande descoberta do físico francês: a radioatividade.
        Antoine Henri Becquerel descende de uma família tradicional de físicos e químicos franceses. Seu avô, Antoine César Becquerel, nascido em Châtillon sur Loing (1788), é conhecido pelos trabalhos realizados no campo da eletroquímica. Após completar os estudos na Escola Politécnica de Paris, serve o exército de 1808 a 1814. Oficial de fortificações, tem ocasião de aplicar seus conhecimentos de engenharia. Mas seu amor pela ciência pura é mais forte. Em 1814 deixa as armas para se dedicar somente à pesquisa científica. Trabalha com físicos célebres, como Ampère e Biot, mestres do eletromagnetismo na época. Torna-se membro da Academia Francesa de Ciências e, em 1837, é homenageado pelos trabalhos sobre eletricidade. Morre em 18 de janeiro de 1878, em Paris, onde desde 1837 ocupou o cargo de professor de física no Museu de História Natural.
        Para Alexandre Edmond Becquerel (1820-1891), filho de Antoine César, nada mais fácil do que seguir a carreira do pai, sucedendo-lhe no Museu de História Natural. Edmond Becquerel dedica-se sobretudo ao estudo da teoria da luz. Investiga os efeitos fotoquímicos e os aspectos espectroscópicos das radiações solares e da luz elétrica, e o fenômeno da fosforescência.
        Crescido na atmosfera do Museu de História Natural, em 1878 o jovem Henri Becquerel - filho de Edmond Becquerel - é admitido aos 26 anos como naturalista assistente. Em 1892, repete o pai: quando este morre, passa a substituí-lo na cadeira de física.
    Somente no século XIX, graças ao progresso científico da época, foi possível conhecer a complexa estrutura do átomo e a sua divisibilidade. Antes disso, o átomo era mais um conceito filosófico do que uma realidade científica. O próprio nome átomo - que etimologicamente significa indivisível (em grego a = não; tomos = parte) - com o desenvolvimento científico acabou por se revelar impróprio.
        O átomo continuou sendo objeto de especulação filosófica até a metade do século XVIII, quando ingressou no campo mais real da química. Finalmente, no século XIX, foi definido seu conceito científico: a menor partícula de um elemento, que dele conserva as propriedades e permanece inalterado nas reações químicas. Apesar de ter sido provada sua divisibilidade, os cientistas modernos conservaram para a menor partícula da matéria o mesmo nome com o qual havia sido batizada pelos antigos gregos: átomo.
        A partir daí, verificou-se um estudo intensivo da estrutura e das propriedades do átomo. Químicos e físicos investigaram suas características e propriedades elétricas. Descobriram, por exemplo, que certas propriedades, como a condutividade elétrica, não se originavam do átomo como um todo, mas deviam-se à existência de partículas que participavam de sua composição. Chegaram assim ao conhecimento do elétron, responsável direto pelos fenômenos elétricos observados na matéria
        À medida que os estudiosos avançavam no conhecimento da estrutura do átomo, esta ia-se revelando cada vez mais fascinante. O cientista alemão Wilhelm Roentgen (1845-1923) descobriu que, por meio de descargas elétricas, era possível obter radiações semelhantes às da luz, mas dotadas de propriedades diferentes. De fato, tais radiações eram capazes de atravessar corpos opacos. Até aquela época, essa característica era considerada uma propriedade exclusiva da radiação luminosa, verificando-se, porém, em relação aos corpos transparentes.
    O que havia de mais curioso na descoberta de Roentgen era que até aquela época essas radiações nunca haviam sido observadas na natureza. Pareciam não existir no espectro solar, não contribuindo para a composição da radiação proveniente das fontes luminosas conhecidas.
        Seria simplesmente o caso de pensar no fato de ninguém ter deparado com elas até o momento? Seria preciso provocar de alguma forma sua emissão.
        Tradicionalmente, a família Becquerel interessava-se pela questão das radiações emitidas no fenômeno de fluorescência (reemissão de uma radiação secundária cuja energia é subtraída à radiação excitadora que é absorvida pela substância fluorescente).
        Nada mais natural, portanto, que o imediato interesse demonstrado por Henri em relação ao problema levantado pela descoberta de Roentgen. Existiria, entre as substâncias fluorescentes, uma capaz de emitir, após uma excitação adequada, os raios X?
        Somente a experimentação poderia dar a resposta. E Becquerel resolveu excitar, por meio da luz solar, todas as substâncias consideradas fluorescentes, uma a uma. Não podia existir excitação mais forte que os poderosos raios solares, pensava o cientista, e nada melhor que estudar uma substância que apresentasse a fluorescência como propriedade natural.
        Baseado nessas hipóteses Becquerel traçou sua experiência: submeter à ação dos raios solares uma amostra da substância em questão, e em seguida colocá-la em contato com uma chapa fotográfica, encerrada numa espécie de embrulho de papel impermeável à luz. Para ter certeza de que as radiações emitidas eram do mesmo tipo das radiações descobertas por Roentgen, Becquerel interpôs um objeto metálico (uma cruz de ferro) entre a amostra e a chapa fotográfica. Se fossem semelhantes, essas radiações seriam capazes de atravessar a fina espessura do metal.
        E justamente com essa finalidade Becquerel espera impaciente pelo Sol, em fins de fevereiro de 1896: quer expor à sua radiação uma amostra formada por sais de urânio e urânio metálico. Quando o Sol reaparece, o cientista imediatamente trata de iniciar a experiência. Antes disso, porém, resolve verificar o estado da emulsão fotográfica: talvez se tenha deteriorado com a demora. Além disso, a umidade atmosférica pode ter alterado as chapas, o que comprometeria o resultado da experiência. Becquerel revela então as chapas.

    (Chapa de Becquerel)

        Espantado, percebe que, apesar de não terem sido atingidas pela radiação solar, essas chapas estão impressionadas justamente nos lugares que haviam permanecido em contato com as amostras. Além disso, nota que a região das chapas situadas em correspondência com o objeto metálico disposto diante das amostras se encontra impressionada mais fracamente. O escurecimento, portanto, não se deve a um efeito químico provocado pelo contato com as amostras: estas emitem espontaneamente uma radiação até então desconhecida, que atravessa a cruz de f erro.
        A primeira coisa a ser feita é demonstrar a origem dessas radiações "misteriosas". Levado por rigoroso espírito científico, Becquerel conclui que elas não são influenciadas por reações químicas, a que submete as amostras. Trata-se, portanto, de uma propriedade apresentada pelo átomo e não de uma característica da ligação química.
        As pesquisas de Becquerel não param aí: estuda as propriedades físicas dessa nova radiação e descobre sua capacidade de ionizar o ar, isto é, destacar elétrons dos átomos que o compõem. Isso significa que a presença de tais radiações pode ser revelada mediante um eletroscópio, instrumento que indica a existência de cargas elétricas somente se o ar que contém não está ionizado. Se estiver, o ar torna-se condutor e o eletroscópio descarrega-se.
        Em seguida Becquerel elabora o primeiro instrumento para detectar radiações nucleares, posteriormente utilizado pelo casal Curie na descoberta do polônio e do rádio. Esse será o instrumento fundamental no estudo de física nuclear até a invenção da câmara de ionização.
    Apesar de pesquisar incansavelmente, Becquerel não consegue explicar qual a origem das radiações que descobrira quase por acaso. Recebem, enquanto isso, o nome de raios Becquerel, assim como pouco mais de um ano antes os raios X foram chamados raios Roentgen.
        Nesse meio tempo, Pierre e Marie Curie descobrem o polônio. Ao procurar saber qual a fonte das radiações do urânio, o casal de cientistas separou quimicamente todos os elementos a ele associados na amostra natural de óxido. Entre essas substâncias descobriram o novo elemento.
    Imediatamente Becquerel procura obter uma amostra do recém-descoberto polônio. De fato, sendo puro e concentrado, seria fácil analisar suas radiações. E justamente entre elas localiza uma radiação diferente daquela encontrada inicialmente. Demonstra que essa nova radiação denominada radiação beta - é composta somente por elétrons.
        Descobre, em 1896, que à temperatura ambiente, o urânio emite uma radiação invisível, semelhante aos raios Roentgen, capaz de impressionar uma chapa fotográfica mesmo após atravessar finas camadas de metal.

    (Becquerel em seu laboratório)

        As exaustivas e contínuas pesquisas de Becquerel sobre a radiatividade, no entanto, não o impedem de dedicar-se também a outros campos da ciência. Ocupa-se do problema do magnetismo, pesquisando as características magnéticas do níquel e do cobalto e o efeito Zeeman. Estuda a temperatura do Sol, a polarização da luz, a fosforescência e a absorção da luz por cristais.
        Secretário da Académie des Sciences, membro da Royal Society, da Accademia dei Lincei, das Academias de Washington e de Berlim, em 1903 Becquerel recebe, juntamente com Pierre e Marie Curie, o Prêmio Nobel de Física.
        Embora tenha recebido homenagens e recompensas, Henri Becquerel conserva sua extrema modéstia. Demonstra uma gratidão incondicional para com seu pai e seu avô, dos quais herdou não só o nome célebre, mas também a dedicação pela experimentação científica.
        Morre a 25 de agosto de 1908, com apenas 56 anos de idade. Até o fim afirma não ser o único executante de sua obra: foi também com a ajuda de seus assistentes de laboratório que conseguiu lançar um pouco de luz no interior do átomo. 


    Wilhelm Konrad Roentgen



     
    Wilhelm Konrad Roentgen
     (1845 - 1923)
    Poucos acontecimentos na história da ciência provocaram impacto tão forte quanto a descoberta dos raios X por Wilhelm Konrad Roentgen, professor de física na Universidade de Würzburg.
    "O dia 8 de agôsto de 1895 pode ser considerado como a data de início de uma nova era em física. Antes, os físicos viviam ainda na era clássica" - é o que diz um artigo publicado numa revista especializada, por ocasião do 50º aniversário da descoberta.
    Nascido a 27 de março de 1845 em Lennep, no Baixo Reno, Roentgen iniciou seus estudos na Holanda, país de origem de sua mãe. Foi depois para a Suíça, onde formou-se na Escola Politécnica de Zurique, em 1866. Aí teve como professor o físico e matemático R. J. E. Clausius (1822-1888), um dos fundadores da termodinâmica, cujas aulas despertaram nele o interesse pela física. Em seguida foi para Würzburg e tornou-se assistente de August Kundt (1839-1894), físico alemão conhecido pela invenção de um método para determinar a velocidade do som nos gases.
    Roentgen lecionou física e matemática em Hohenheim (1875), em Estrasburgo (1876), em Geissen (1879), e em Würzburg (1880). Seis anos mais tarde tornou-se reitor desta última universidade.
    Em 1895, Roentgen começou a ocupar-se dos raios católicos (assim chamados por serem produzidos no cátodo dos tubos de vácuo) e realizou algumas experiências com tubos de vácuo elevado. Consistiam em tubos de vidro cuidadosamente esvaziados de ar, em cujo interior, em extremidades opostas, colocavam-se duas pequenas lâminas.
    Essas lâminas eram ligadas aos pólos de um gerador de alta tensão. Estabelecida a passagem de corrente, obtinha-se no tubo a emissão de radiação luminosa: era uma espécie de luminescência que parecia emanar do ar rarefeito que permanecia dentro do tubo. As experiências eram feitas em laboratórios escuros, o que permitia melhor análise das fracas radiações produzidas no tubo.
    Certo dia, com o objetivo de realizar certa experiência, Roentgen envolveu um tubo com papelão preto. Casualmente, sobre uma mesa próxima havia uma tela de papel impregnada de platinocianeto de bário em uma das faces. A cada descarga do tubo, a tela se iluminava com uma luz esverdeada. E a produção do fenômeno se verificava, quer quando a face impregnada estava voltada para o tubo, quer quando isso ocorria com a superfície oposta.
    Roentgen chegou à conclusão de que a tela era atingida por uma radiação invisível, capaz de transpor o obstáculo representado pelo anteparo negro. Certamente deveria ser uma radiação "diferente", uma vez que o anteparo era opaco até em relação às radiações ultravioleta.
    Durante as semanas sucessivas, Roentgen dedicou-se exclusivamente à identificação de outras propriedades da recém-descoberta radiação. Em vista da incerteza que nutria quanto à sua natureza, deu-lhe o nome de raios X. Pouco depois, Kolliker, professor em würzburg, denominou-a raios Roentgen.
    As experiências foram-se intensificando. Evidentemente, a estranha radiação provinha do tubo de vácuo elevado. Roentgen pensou então em colocar um livro entre o anteparo e a fonte de radiação. Com surpresa, verificou que o objeto projetava no anteparo apenas uma sombra leve, indício de que os raios X conseguiam atravessá-lo. Depois, experimentou colocar como obstáculo sua própria mão: esta também mostrou-se transparente, com exceção dos ossos, que ressaltaram na sombra.
    Finalmente, tentou interpor uma chapa fotográfica, que ficou impressionada mas revelou a presença dos dedos do experimentador, que a segurava por uma das pontas. Esta sombra também era diferente da projetada pela luz comum: era como se os dedos fossem, ao menos em parte, transparentes.
    A 22 de dezembro de 1895, Roentgen obteve a primeira chapa radiográfica da história: a mão de sua mulher. A fotografia obtida confirmou tratar-se de uma nova forma de radiação, que apresentava a propriedade de atravessar os corpos opacos e que só podia ser detida por substâncias de elevada massa atômica (chumbo e platina, por exemplo).
    A 28 de dezembro de 1895, no primeiro comunicado sobre os dados de suas observações, Roentgen descreveu com particularidades a maior parte das propriedades qualitativas básicas dos raios X. A nota oficial da descoberta deu-se a 23 de janeiro de 1896.
    Logo após a descoberta, compreendeu-se que os raios X poderiam ser amplamente utilizados em muitos campos da ciência e da técnica. Em medicina, por exemplo, a nova radiação teria um grande campo de aplicação, embora inicialmente seu uso tenha encontrado certa resistência.
    Três meses após ter sido anunciada a descoberta, o jornal da Associação Médica Americana comentava: "Os cirurgiões de Viena e Berlim acreditam que a fotografia de Roentgen esteja destinada a revolucionar a cirurgia. Nós, não. Meia hora é o tempo mínimo de exposição necessário, e, na maior parte dos casos, até de uma hora. A aparelhagem é tão cara que somente poucos cirurgiões poderão dar-se ao luxo de tê-la em seus consultórios".
    Todavia, essa primeira impressão desfavorável logo se desfez, e as técnicas de emprego na medicina difundiram-se rapidamente. De início os médicos se limitaram a empregar os raios X para estudar os ossos, os cálculos (concreções que se formam em alguns órgãos internos) e para localizar corpos estranhos. Depois introduziu-se a técnica dos contrastes, que, pela ingestão de substâncias radiopacas, possibilita a exploração de órgãos como o estômago, os rins, etc.
    No campo da física, os raios X forneceram um novo meio de pesquisa: permitiram estudar a fundo a estrutura do átomo, fornecendo informações sobre a disposição dos elétrons em sua periferia. Além disso, chegou-se à conclusão de que a nova radiação, colidindo com uma partícula, podia comportar-se como outra partícula material. Descobriu-se, também, que ela transportava energia em quantidades definidas.
    Finalmente, graças ao trabalho de cientistas como Bragg, Von Laue, Hull, Debye, Scherrer e outros, a radiação foi utilizada para descobrir como os átomos estão dispostos na matéria. Estudou-se a difração dos raios X e obtiveram-se espectros de interferência após fazer tais radiações atravessarem certos cristais. Como resultado, foi possível medir seu comprimento de onda, estudar a fundo a estrutura dos cristais e propor uma bem fundamentada explicação atômica para as leis cristalográficas.
    O próprio Roentgen nunca abandonou as pesquisas sobre a radiação X. Em 1900 foi convidado a ocupar a cátedra de Física na Universidade de Munique.
    Despendeu os últimos anos de sua vida estudando: não se interessava apenas pelos raios X, mas também pela cristalografia e pelas radiações infravermelhas. Morreu em Munique, no dia 10 de fevereiro de 1923.
    Por sua descoberta e estudos posteriores, Roentgen foi o primeiro físico a receber o Prêmio Nobel, em 1901.
    A euforia que sucedeu à descoberta dos raios X seguiu-se um período de depressão: muitos médicos e cientistas que utilizavam a radiação para fins terapêuticos ou de pesquisa viram-se acometidos por irritações e descamações cutâneas, queimaduras e até mesmo formas cancerosas. Logo se descobriu que a utilização da radiação na ausência de proteção adequada produzia lesões nos tecidos a ela expostos.
    Ao incidir sobre os tecidos, a radiação provoca a emissão de elétrons (chamados fotoelétrons) com energia de milhares de elétrons-volt. O fenômeno causa a destruição da estrutura das células dos tecidos da carne, dos ossos e do sangue. De início, o efeito se manifesta localmente como irritação cutânea, depois pode-se transformar em lesão grave, com cicatrização dificultosa.
    A radiação pode alterar a estrutura molecular das células somáticas, com conseqüências sobre o metabolismo e a reprodução celulares. Pode também atingir as células sexuais, o que representa perigo ainda maior. É por isso que um equipamento de raios X só pode e só deve ser manejado por pessoas competentes e devidamente protegidas.
    Os raios X começaram também, a partir de 1924, a serem aplicados na indústria. Nesse ano, foi instalado no Instituto de Tecnologia de Massachusetts um laboratório destinado a estudar os empregos industriais da radiação.
    Hoje em dia, o instrumental de raios X é tão comum nos laboratórios científicos quanto a aparelhagem óptica. A eletrônica veio também prestar ajuda ao desenvolvimento dos aparelhos de raios X, possibilitando a construção de equipamentos mais sensíveis e poderosos. 

    Assinar: Postagens (Atom)