Isaac Newton foi um
cientista inglês, mais reconhecido como físico e matemático, embora tenha sido
também astrônomo, alquimista, filósofo natural e teólogo.
Sua obra, Philosophiae
Naturalis Principia Mathematica, é considerada uma das mais influentes na
história da ciência. Publicada em 1687, esta obra descreve a lei da gravitação
universal e as três leis de Newton, que fundamentaram a mecânica clássica.
Ao
demonstrar a consistência que havia entre o sistema por si idealizado e as leis
de Kepler do movimento dos planetas, foi o primeiro a demonstrar que os
movimentos de objetos, tanto na Terra como em outros corpos celestes, são
governados pelo mesmo conjunto de leis naturais. O poder unificador e profético
de suas leis era centrado na revolução científica, no avanço do heliocentrismo
e na difundida noção de que a investigação racional pode revelar o
funcionamento mais intrínseco da natureza.
Newton
construiu o primeiro telescópio refletor operacional e desenvolveu a teoria das
cores baseada na observação que um prisma decompõe a luz branca em várias cores
do espectro visível. Ele também formulou uma lei empírica de resfriamento e
estudou a velocidade do som.
Além de seu
trabalho em cálculo infinitesimal, como matemático Newton contribuiu para o
estudo das séries de potências, generalizou o teorema binomial para expoentes
não inteiros, e desenvolveu o método de Newton para a aproximação das raízes de
uma função, além de muitas outras contribuições importantes.
Newton
também dedicou muito de seu tempo ao estudo da alquimia e da cronologia
bíblica, mas a maior parte de seu trabalho nessas áreas permaneceu não
publicada até muito tempo depois de sua morte.
Em uma
pesquisa promovida pela Royal Society, Newton foi considerado o cientista que
causou maior impacto na história da ciência. De personalidade sóbria, fechada e
solitária, para ele, a função da ciência era descobrir leis universais e
enunciá-las de forma precisa e racional.
Newton
nasceu em 4 de janeiro de 1643 em Woolsthorpe Manor, embora seu nascimento
tivesse sido registrado como no dia de Natal, 25 de dezembro de 1642, pois
àquela época a Grã-Bretanha usava o calendário juliano. Seu nascimento foi
prematuro, não tendo conhecido seu pai, um próspero fazendeiro que também se
chamava Isaac Newton e morreu três meses antes de seu nascimento. Sua mãe,
Hannah Ayscough Newton, passou a administrar a propriedade rural da família. A
situação financeira era estável, e a fazenda garantia um bom rendimento. Com
apenas três anos, Newton foi levado para a casa de sua avó materna, Margery
Ayscough, onde foi criado, já que sua mãe havia se casado novamente (com um
pastor chamado Barnabas Smith).
Um ser de
personalidade fechada, introspectiva e de temperamento difícil: assim era
Newton, que, embora vivesse em uma época em que a tradição dizia que os homens
cuidariam dos negócios de toda a família, nunca demonstrou habilidade ou
interesse para esses tipos de trabalho. Por outro lado, pensa-se que ele
passava horas e horas sozinho, observando as coisas e construindo objetos.
Parece que o único romance de que se tem notícia na vida de Newton tenha
ocorrido com a senhorita de nome Anne Storer , embora isso não seja comprovado.
A partir da
idade de aproximadamente doze até os dezessete anos, Newton foi educado na The
King's School, em Grantham. Ele foi retirado da escola em outubro de 1659 para
viver em Woolsthorpe-by-Colsterworth, onde sua mãe, viúva, agora pela segunda
vez, tentou fazer dele um agricultor; mas ele odiava trabalhar na agricultura.
Henry Stokes, diretor da The King's School, convenceu sua mãe a mandá-lo de
volta à escola para que pudesse completar sua educação. Um caderno escolar de Newton revela alguns
dos assuntos que ele estudou nas aulas de Stokes neste período: aritmética,
agrimensura, trigonometria e construções geométricas que incluíam as
aproximações de Arquimedes para o número π. De acordo com o historiador V. F.
Rickley: "Isso ia muito além de qualquer coisa ensinada nas universidades
da época; consequentemente, ao contrário da tradição, Newton tinha um
conhecimento superior de matemática antes de ir para Cambridge."
Especula-se que Newton estudou latim, grego, hebreu e a
Bíblia. Alguns autores destacam a ideia de que era um aluno mediano, até que
uma cena de sua vida mudou isso: uma briga com um colega de escola fez com que
Newton decidisse ser o melhor aluno da classe e de todo o prédio escolar.
Newton estudou no Trinity College de Cambridge, e graduou-se
em 1665. Um dos principais precursores do Iluminismo, seu trabalho científico
sofreu forte influência de seu professor e orientador Barrow , e de Schooten,
Viète, John Wallis, Descartes, dos trabalhos de Fermat sobre retas tangentes a
curvas; de Cavalieri, das concepções de Galileu Galilei e Johannes Kepler.
O matemático francês Abraham de Moivre, um dos melhores
amigos de Newton, lhe indagou sobre as origens do interesse de Newton por
matemática, e pediu detalhes a respeito de seus estudos. Descobriu que o
interesse de Newton começou em 1663, aos 20 anos, quando ele comprou um livro
de astrologia e não conseguiu entender a matemática usada nele. Assim, Newton
comprou um livro de trigonometria, e não conseguindo entender as demonstrações,
começou a estudar Os Elementos de Euclides, que leu inteiro. Prosseguiu para o
Clavis Mathematicae, de Oughtred, e então para o La Géométrie, de Descartes.
Seguiu o estudo com Exercitationum mathematicarum, de Schooten, e então o Opera
Mathematica, de Viète. E finalmente para os dois livros de Wallis: Arithmetica
infinitorum e Tractatus duo. Estudos que Newton realizou como autodidata em
pouco mais de um ano.
Em 1663, formulou o teorema hoje conhecido como Binômio de
Newton. Fez suas primeiras hipóteses sobre gravitação universal e escreveu
sobre séries infinitas e o que chamou de teoria das fluxões , o embrião do
Cálculo Diferencial e Integral.
Por causa da peste negra, o Trinity College foi fechado em
1666 e o cientista foi para a casa de sua mãe em Woolsthorpe-by-Colsterworth.
Foi neste ano de retiro que construiu quatro de suas principais descobertas: o
Teorema Binomial, o cálculo, a lei da gravitação universal e a natureza das
cores. Construiu o primeiro telescópio de reflexão em 1668, e foi quem primeiro
observou o espectro visível que se pode obter pela decomposição da luz solar ao
incidir sobre uma das faces de um prisma triangular transparente ,
atravessando-o e projetando-se sobre um meio ou um anteparo branco, fenômeno
este conhecido como dispersão. Optou, então, pela teoria corpuscular de
propagação da luz, enunciando-a em 1675 e contrariando a teoria ondulatória de
Huygens.
Tornou-se professor de matemática em Cambridge e entrou para
a Royal Society . Sua principal obra foi a publicação Philosophiae Naturalis
Principia Mathematica , em três volumes.
De 1687 a 1690, foi membro do parlamento britânico, em
representação da Universidade de Cambridge. Em 1696 foi nomeado Warden of the
Mint e em 1701 Master of the Mint, dois cargos burocráticos da Casa da Moeda
britânica. Foi eleito sócio estrangeiro da Académie des Sciences em 1699 e
tornou-se presidente da Royal Society em 1703. Publicou, em Cambridge,
Arithmetica universalis (1707), uma espécie de livro-texto sobre identidades
matemáticas, análise e geometria, possivelmente escrito muitos anos antes .
O trabalho de Newton foi descrito como "Um Trabalho
distinto, que avançou cada ramo da matemática". Sua obra sobre o assunto
normalmente referido como cálculo, foi visto em um manuscrito no mês de outubro
de 1666, agora publicado entre os papéis matemáticos de Newton.
Newton mais tarde se envolveu em uma disputa com Leibniz
sobre a autoria no desenvolvimento do cálculo infinitesimal. A maioria dos
historiadores modernos acreditam que Newton e Leibniz desenvolveram cálculo
infinitesimal de forma independente, embora com diferentes notações.
Ocasionalmente, tem sido sugerido que Newton publicou quase nada sobre isso até
1693, e não deu um relato completo até 1704, enquanto Leibniz começou a
publicar um relato completo de seus métodos em 1684. A Notação de Leibniz e o
"Método diferencial", hoje reconhecidos como notações muito mais
convenientes, foram adotados por matemáticos da Europa continental, e depois de
1820, também por matemáticos britânicos.
Tal sugestão, no entanto, não consegue esclarecer o conteúdo
do cálculo que os críticos da época de Newton e dos tempos modernos têm
apontado em Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica. O Principia não é
escrito na linguagem de cálculo ou como nós o conhecemos hoje, ou como Newton usaria sua notação para escrevê-lo.
Mas o seu trabalho amplamente usa um cálculo infinitesimal
em forma geométrica, com base em valores limite das proporções de pequenas
quantidades: no Principia o próprio Newton deu uma demonstração deste sob o nome
de "o método do primeiro e do último rácio",17 e explicou por que ele
colocou as exposições desta forma.18
Devido a isso, o Principia foi chamado de "um livro
denso com a teoria e aplicação do cálculo infinitesimal", e "lequel
est Presque tout ce de calcul" , na época de Newton.
O cálculo de Newton em forma geométrica é frequentemente
objeto de fascínio de muitos dos estudos sobre Newton. Após estudar o
Principia, o físico indiano Chandrasekhar afirmou: "seus conhecimentos
físicos e geométricos eram tão penetrantes que as provas emergiam inteiras em
sua mente". O matemático russo V. I. Arnold também expressou seu fascínio
em relação a este aspecto do Principia: "Comparando hoje os textos de
Newton com os comentários de seus sucessores, é impressionante como a
apresentação original de Newton é mais moderna, mais compreensível e rica em
ideias do que as traduções realizadas por seus comentadores de suas ideias
geométricas para a linguagem formal do cálculo de Leibniz."20
Newton tinha sido cauteloso em publicar o seu cálculo porque
temia controvérsia e críticas.21 Ele era amigo do matemático suíço Nicolas
Fatio de Duillier. Em 1691, Duillier começou a escrever uma nova versão de
Principia e enviou a Leibniz.22 Em 1693, a relação entre Duillier e Newton acabou,
e o livro nunca foi concluído.
A partir de 1699, outros membros da Royal Society acusaram
Leibniz de plágio, e a disputa eclodiu com força total em 1711. A Royal Society
proclamou em um estudo que foi Newton o verdadeiro descobridor e rotulou
Leibniz de uma fraude. Este julgamento foi posto em dúvida quando se descobriu
mais tarde que o próprio Newton escrevera considerações finais do estudo sobre
Leibniz. Newton é creditado geralmente pelo binómio de Newton, válido para
qualquer expoente, descobriu as identidades de Newton, o Método de Newton, fez
contribuições substanciais para a teoria do operador de diferença, e foi o
primeiro a usar índices fracionários para empregar na geometria analítica para
obter soluções para a equação diofantina, além de ter sido o primeiro a usar
coordenadas polares.23 Newton foi nomeado Professor lucasiano de Matemática, em
1669, por recomendação de Isaac Barrow.24
Obras
A obra Principia
A obra Principia
A primeira lei e a segunda lei de Newton, escritas em latim,
na edição original, de 1687.
A primeira lei e a segunda lei de Newton, escritas em latim,
na edição original, de 1687.
F12 é a força, sentida pelo corpo 1 devido ao corpo 2,
medida em newtons;
G é a constante gravitacional universal, que determina a
intensidade da força, G=6,67 \times 10^{-11}\text{Nm}^2/\text{kg}^2;
m1 e m2 são as massas dos corpos que se atraem entre si,
medidas em quilogramas;
r é a distância entre os dois corpos, medida em metros; e
\hat r é o versor do vetor que liga o corpo 1 ao corpo 2.
A constante gravitacional universal foi medida anos mais
tarde por Henry Cavendish. A descoberta da lei da gravitação universal se deu
em 1685 como resultado de uma série de estudos e trabalhos iniciados muito
antes. Em 1679, Robert Hooke comunicou-se com Newton por meio de cartas, e os
assuntos eram sempre científicos.
Na verdade, foi exatamente em 1684 que Newton informou seu
amigo Edmond Halley de que havia resolvido o problema da força inversamente
proporcional ao quadrado da distância. Newton relatou esses cálculos no tratado
De Motu e os desenvolveu de forma ampliada no livro Philosophiae naturalis
principia mathematica. A gravitação universal é muito mais do que uma força
relacionada ao Sol. É também um efeito dos planetas sobre o Sol e sobre todos os
objetos do universo. Newton explicou facilmente a partir de sua Terceira Lei da
Dinâmica que, se um objeto atrai um segundo objeto, este segundo também pode
atrair o primeiro com a mesma força. Concluiu-se que o movimento dos corpos
celestes não podiam ser regulares. Para o célebre cientista, que era bastante
religioso, a estabilidade das órbitas dos planetas implicava reajustes
contínuos sobre suas trajetórias impostas pelo poder divino.
O próprio Newton contou muitas vezes de que a inspiração
para formular sua teoria da gravitação foi a observação da queda de uma maçã de
uma árvore.33 Há muitos estudos que analisam esta história. Embora alguns
afirmem que a história da maçã é um mito e que ele não chegou à sua teoria da
gravidade de maneira repentina, conhecidos de Newton confirmam, de fato, o incidente, embora não a
versão caricata de que a maçã bateu na cabeça de Newton. Stukeley registrou em
seu Memoirs of Sir Isaac Newton's Life uma conversa que teve com Newton em
Kensington no dia 15 de abril de 1726 em que cita uma história envolvendo a
suposta maçã e a ideia da gravitação.
Isaac Newton publicou estas leis em 1687, no seu trabalho de
três volumes intitulado Philosophiae Naturalis Principia Mathematica. As leis
explicavam vários comportamentos relativos ao movimento de objetos físicos e
foi um extenso trabalho no qual ele dedicou-se. A forma original na qual as
leis foram escritas é a seguinte:
Lex I: Corpus omne perseverare in statu suo quiescendi vel
movendi uniformiter in directum, nisi quatenus a viribus impressis cogitur
statum illum mutare.
Todo corpo continua em seu estado de repouso ou de movimento
uniforme em uma linha reta, a menos que seja forçado a mudar aquele estado por
forças imprimidas sobre ele. É também conhecido como princípio da inércia.
Lex II: Mutationem motis proportionalem esse vi motrici
impressae, et fieri secundum lineam rectam qua vis illa imprimitur.
A mudança de movimento é proporcional à força motora
imprimida, e é produzida na direção da linha reta na qual aquela força é
imprimida. É também conhecido como princípio da dinâmica.
Lex III: Actioni contrariam semper et aequalem esse
reactionem: sine corporum duorum actiones in se mutuo semper esse aequales et
in partes contrarias dirigi.
A toda ação há sempre oposta uma reação igual, ou, as ações
mútuas de dois corpos um sobre o outro são sempre iguais e dirigidas a partes
opostas. É também conhecido como princípio da ação e reação.
Os últimos anos de vida
Newton foi respeitado como nenhum outro cientista e sua obra
marcou efetivamente uma revolução científica. O matemático italiano
Joseph-Louis Lagrange frequentemente dizia que Newton foi o maior gênio que já
viveu, e uma vez acrescentou que Newton foi também "o mais afortunado,
dado que não se pode descobrir mais de uma vez o sistema que governa o
mundo".
Seus estudos foram como chaves que abriram portas para
diversas áreas do conhecimento cujo acesso era impossível antes de Newton.
Newton, em seus últimos dias, passou por diversos problemas
renais que culminaram com sua morte. No lado mais pessoal, existem biógrafos
que afirmam que ele teria morrido virgem.
Ele faleceu na noite de 20 de março de 1727 . Foi enterrado
junto a outros célebres homens da Inglaterra na Abadia de Westminster.
A causa provável de sua morte foram complicações
relacionadas ao cálculo renal que o afligiu em seus últimos anos de vida.
Referências
Isaac Newton (Bolton, Sarah K. Homens famosos da Ciência.
NY: Thomas Y. Crowell & Co., 1889)
Isaac Newton (Bolton, Sarah K. Homens famosos da Ciência.
NY: Thomas Y. Crowell & Co., 1889)
Isaac Newton (1643 - 1727) (em inglês) BBC Historic Figures.
Visitado em 4 de janeiro de 2010.
Newton beats Einstein in polls of scientists and the public
(em inglês) The Royal Society. Visitado em 12 de abril de 2008.
Newton, Isaac. The Mathematical Principles of Natural
Philosophy (1729) (em en). Londres: [s.n.], 1729. Página visitada em 02 de
dezembro de 2014.
NEWTON, Isaac.Óptica. São Paulo: EDUSP, 2002.
Fontes secundárias
CHRISTIANSON, Gale E. In the Presence of the Creator: Isaac
Newton and His Times. Nova Iorque: Collier MacMillan, 1984. 608 p.
DAMPIER, William C. e DAMPIER, M. Readings in the Literature
of Science. Nova Iorque: Harper & Row, New York, 1959.
FONTAINE, Joëlle e SIMAAN, Arkan. A Imagem do Mundo dos
Babilônios a Newton. São Paulo: Companhia das Letras, 2003.
GJERTSEN, Derek. The Newton Handbook. Nova Iorque: Routledge
& Kegan Paul, 1986.
GLEICK, James. Isaac Newton, uma biografia. São Paulo:
Companhia das Letras, 2004.
WESTFALL, Richard S: A vida de Isaac Newton. Rio de Janeiro:
Nova Fronteira, 1995.
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