Autor: Leonardo Gabriel Diniz*
Artigo publicado originalmente no blog Astronomia no Vale do Aço
A partir do início do século XVII, Galileu trouxe grandes contribuições para os campos da Mecânica e da Astronomia. Suas descobertas e sua busca pela liberdade da ciência culminaram em uma grande revolução científica, tornando-o conhecido como o pai da ciência moderna. No presente artigo, são discutidas as principais contribuições feitas por Galileu no campo da Astronomia.
No início do século XVII, para grande parte dos filósofos, a física de Aristóteles era tomada como verdade definitiva. Já para Galileu Galilei, os resultados experimentais deveriam estar acima de qualquer autoridade. Com esse pensamento, em um contexto histórico desfavorável, Galileu foi um dos grandes responsáveis pelo nascimento da ciência moderna. Além de lançar os alicerces da Mecânica Newtoniana, Galileu trouxe grandes contribuições no campo da Astronomia. Para alcançar a real dimensão dessas contribuições, é importante relembrar os sistemas de mundo conhecidos e o contexto cultural da época.
Figura 1: Busto de Galileu Galilei. Fotografia tirada pelo autor no Museo Galileo, Florença, Itália.
Os sistemas de mundo
No modelo de Aristóteles (séc. III a. C.), que era baseado no modelo dos gregos, a Terra ocupa o centro do Universo. Os demais planetas, o Sol, a Lua e as demais estrelas ficam incrustadas em esferas que giram em torno da Terra. Para manter uma boa descrição do movimento retrógrado dos planetas, esse modelo matemático dispunha de 54 esferas, com eixos, diâmetros e velocidades de rotação diferentes.
Lançando o conceito de epiciclo, Ptolomeu (séc. II d. C) conseguiu um modelo matematicamente mais simples. Nesse modelo, a Terra continua no centro do Universo, com o Sol girando em torno dela. Os demais planetas giram em torno de um ponto que, por sua vez, gira em torno da Terra, conforme mostra a figura 2. Além da simplicidade matemática, o modelo geocêntrico de Ptolomeu possuía boa precisão para a época e concordava com a filosofia religiosa da Idade Média.
Figura 2 – Sistema geocêntrico de Ptolomeu. Fonte: www.oba.org.br.
Quatorze séculos separam os modelos de Ptolomeu e Copérnico. No modelo heliocêntrico de Copérnico (séc. XVI), os planetas descrevem orbitas circulares em torno do Sol. Matematicamente mais simples do que o modelo de Ptolomeu, o modelo heliocêntrico explicava facilmente o movimento retrógrado dos planetas sem a necessidade dos epiciclos. Além de ir contra a filosofia religiosa, o modelo de Copérnico tinha menos precisão do que o modelo Ptolomaico.
Figura 3 – Sistema heliocêntrico de Copérnico. Fonte: www.ghtc.usp.br.
Galileu aponta seu telescópio para o céu
No início de século XVII vivia-se o seguinte quadro: apenas o filósofo que estudava as essências era autorizado a dissertar sobre a realidade do mundo. O astrônomo deveria se contentar apenas em calcular; a maioria dos filósofos atribuía a Aristóteles o conhecimento completo e definitivo de tudo; a teologia cristã, no que se refere ao sistema de mundo, era baseada na filosofia de Aristóteles; os sistemas geocêntricos de Ptolomeu e Aristóteles eram dominantes na filosofia e na Igreja. O modelo de Copérnico, apesar de já existente na época, era pouco conhecido. Nesse contexto, Galileu Galilei apontará seu telescópio para o céu e provocará uma verdadeira revolução na ciência.
Não se sabe ao certo quem inventou o telescópio. Sabe-se que o primeiro pedido de patente foi feito por Hans Lipperhey, em 1608, na Holanda. Em 1609, Galileu construiu seu primeiro telescópio. Enquanto os telescópios holandeses tinham um aumento de 3 a 4 vezes, os primeiros telescópios de Galileu já tinham um aumento de 9 vezes. Se por um lado Galileu não inventou o telescópio, por outro, pode-se dizer que ele foi o primeiro a utilizá-lo para estudar o céu cientificamente, a partir de 1609. As comemorações dos 400 anos deste evento levaram a comunidade científica a nomear o ano de 2009 como o Ano Internacional da Astronomia.
Figura 4 – Luneta de Galileu. Fonte: www.galileotelescope.org.
Em 1610, o astrônomo italiano Galileu Galilei, professor de Matemática da Universidade de Pádua, publica a obra O mensageiro das Estrelas. A obra relata observações que deixaram em situação delicada toda Astronomia e filosofia natural da época. Entre outros, o livro descreve as crateras da Lua, alguns aglomerados de estrelas e as luas de Júpiter.
Com sua luneta, Galileu consegue desenhar as crateras da Lua com um nível de detalhe impressionante (fig. 5). De acordo com a filosofia Aristotélica, a Lua, em sua qualidade de corpo celeste, deveria ser perfeita. Mas, conforme os desenhos registrados por Galileu, a superfície lunar não era polida, regular e de uma esfericidade perfeita como estimava a maioria dos filósofos. Ela era irregular, como a própria Terra.
Figura 5 – Exemplar da obra O mensageiro das estrelas. Foto tirada pelo autor no museo Galileo, Florença, Itália.
Quem já observou o céu através de um bom telescópio, possivelmente, já teve o prazer de observar um aglomerado de estrelas em regiões em que nada se vê a olho nu. Em sua obra, Galileu já apontava para a existência dos aglomerados: "O céu parece, repentinamente, povoado de uma incrível massa de outras estrelas, invisíveis a olho nu, tão numerosas que quase não podemos acreditar" (Galileu). Ele também observou que as nebulosidades do céu, como a via láctea e outras nebulosas, eram constituídas de uma incrível aglomeração de estrelas.
Figura 6 – Aglomerado de estrelas "caixinha de jóias". Fonte: www.if-ufrgs.br.
Em uma de suas principais descobertas, Galileu constata a existência de quatro satélites em Júpiter, as "luas" de Júpiter (figura 7). Essa observação constitui um forte golpe nos defensores do modelo geocêntrico. Um dos principais argumentos para se defender a Terra no centro era o seguinte: Se a Terra girasse em torno do Sol, como seria possível que ela carregasse a lua junto? Esse argumento perde sua sustentação. Mesmo dentro do modelo geocêntrico, como Júpiter consegue carregar quatro luas com ele? Se Júpiter carrega quatro, por que a Terra não conseguiria carregar apenas uma? Além disso, a ideia de que tudo gira em torno da Terra perde sua força. Galileu batizou os quatro satélites de Júpiter de astros dos Médicis, em homenagem a Cosme II de Médicis, grão-duque da Toscana. Em 1910, Galileu deixou a Universidade de Pádua e foi nomeado matemático e filósofo do grão-duque de Florença. Sem precisar lecionar, ele poderia se dedicar totalmente à pesquisa. Talvez, o estímulo e a proteção dada a Galileu tenha sido a ação mais brilhante do reinado de Cosme II.
Figura 7 – Júpiter e as quatro luas vistas por Galileu. Fonte: www.discoverybrasil.uol.com.br.
O livro Mensageiro das estrelas foi apenas o ponto de partida da revolução astronômica. Em 1610, Galileu informou a Juliano de Médicis novidades relativas a Saturno. Galileu comenta que Saturno parece ser formado por três esferas, apresentando o formato de uma azeitona. A figura 8 mostra o desenho feito por Galileu, publicado na obra O Experimentador, em 1623. Seria impossível observar os anéis de Saturno com um telescópio tão simples. Chega a ser impressionante pensar que ele chegou tão perto.
Figura 8 – Desenhos de Saturno (parte superior) e das fases de Venus (parte inferior) publicados na obra O Experimentador. Fonte: www.astronomy2009.org.
Também em 1610, o astrônomo italiano observou as fases de Vênus (fig. 8), uma descoberta que colocou o modelo de Ptolomeu em situação complicada. Assim como a Lua, Vênus também apresenta fases. As fases de Vênus observadas por Galileu eram consistentes com o modelo de Copérnico e insustentáveis no modelo de Ptolomeu. Em carta a Juliano Médicis em 1611, Galileu descreve duas importantes conclusões: 1) "os planetas não emitem luz e refletem a luz do Sol." 2) "É absolutamente necessário que Vênus gire em torno do Sol, assim como Mercúrio e todos os outros planetas, coisa que os Pitagóricos, Copérnico, Kepler e eu estávamos convencidos, mas da qual não tínhamos a prova tangível que temos agora, no que se refere a Mercúrio e Vênus. Kepler e os outros copernicanos poderão se orgulhar de terem acreditado no que era correto acreditar e de ter filosofado bem, ainda que a totalidade dos filósofos in libris nos tenha julgado e continuará a julgar ignorantes e quase loucos". Os filósofos que adotavam a obra de Aristóteles como verdade definitiva, acima dos resultados experimentais, eram chamados de filósofos in libris por Galileu.
Em 1613, na obra História e demonstrações sobre as manchas solares, Galileu observa a presença de manchas no Sol e defende um movimento de rotação das mesmas. Um novo golpe na filosofia aristotélica, na qual o Sol deveria ser perfeito e imutável. A figura 9 mostra o desenho feito por Galileu. Acredita-se que as observações diretas ao Sol seja um dos motivos da cegueira do astrônomo em sua velhice.
Figura 9 – Figura das manchas solares, publicada na obra História e demonstrações sobre as manchas solare, em 1613. Fonte: www.galileo.rice.edu.
Em torno de 1612-1613, alguns padres e filósofos se manifestam contra Galileu, que passa a ser acusado de subverter a filosofia natural aristotélica e as Sagradas Escrituras. Naquela época, apenas os filósofos e os teólogos tinham autoridade para dissertar sobre o conhecimento do mundo. Com suas idéias e descobertas, Galileu reivindicava esse papel para um novo personagem, o cientista. Naquele momento histórico, isto redefinia os objetivos da ciência, da filosofia e da teologia.
As obras de Copérnico foram retiradas das bibliotecas e livrarias para serem "revistas e corrigidas". Em 1616, Galileu foi advertido por Roberto Bellarmino, o inquisidor da Santa Inquisição responsável pela condenação de Giordano Bruno, a não sustentar os argumentos copernicanos. Nesse clima de tensão, Galileu é obrigado a se calar por um tempo.
O inquisidor Bellarmino morre e em 1623, Urbano III, antigo admirador de Galileu, foi eleito o novo papa. O astrônomo acreditou que a política do Vaticano em relação à ciência fosse mudar. Com uma dedicatória ao novo papa, Galileu publica a obra O ensaiador em 1623, onde é destacada a importância da matemática como linguagem oficial da ciência. Ainda com receio de defender o sistema de Copérnico, Galileu expôs o conjunto de defeitos do sistema de Tycho Brahe (baseado no sistema de Ptolomeu) e da física Aristotélica.
O novo papa encoraja Galileu a retomar por escrito a comparação entre os sistemas de Ptolomeu e Copérnico. Segundo o papa, o modelo de Copérnico poderia ser tratado na obra, desde que ficasse claro que se tratava de uma análise puramente matemática, sem inferência com a realidade. Após o sinal verde, Galileu começa a escrever sua grande obra, Diálogos sobre os dois máximos sistemas do mundo ptolomaico e copernicano (fig. 10). Publicada em 1632, a obra apresenta diálogos entre três personagens - Simplício, Salviati e Sagredo. Enquanto Simplício defendia a filosofia aristotélica, Salviati e Sagredo eram defensores das idéias de Galileu.
Figura 10 – Exemplar da obra Diálogos sobre os dois máximos sistemas do mundo ptolomaico e copernicano, publicada em 1632. Foto tirada pelo autor no museo Galileo, Florença, Itália.
Um dos principais argumentos usado para se defender uma Terra imóvel residia na nossa sensação de imobilidade da Terra. Como não sentimos o movimento da Terra? Nos Diálogos, Galileu usa o princípio da inércia e o princípio da relatividade para sustentar o movimento da Terra. Em um navio com velocidade constante, também não sentimos o movimento do navio. Essas ideias formarão a base da primeira lei de Newton.
Conforme orientação do papa, Galileu poderia discutir o modelo copernicano em um contexto puramente matemático, sem inferência com a realidade. Durante toda obra, Salviati e Sagredo, defensores das idéias de Galileu e do modelo de Copérnico, apresentam argumentos que triunfam sobre os argumentos de Simplício. No final dos diálogos, Simplício argumenta que a ciência, enquanto fonte de fantasias, não podia aspirar ao conhecimento da realidade. Se tentasse fazê-lo, cairia no pecado de querer impor limites ao poder de Deus. Salviati dá uma simples resposta: "Eis aí uma doutrina admirável e angelical". Galileu acrescenta que se pode discutir a constituição do mundo sem o objetivo de desvendar a obra fabricada por Deus. Com esse desfecho, Galileu simula abandonar a inferência com a realidade.
O papa ficou irritado e os inimigos de Galileu viram na obra uma ameaça direta contra a aliança entre a teologia e a filosofia tradicional. Para piorar, a obra era escrita em italiano e na forma de divulgação científica, o que permitia uma amplitude maior de leitores. Acusado de ter defendido os argumentos Copernicanos na obra, Galileu é julgado pela Santa Inquisição em 1633 (fig. 11). Em sua defesa, Galileu argumenta que a obra tinha passado pela censura e que ele poderia falar do modelo Copernicano em um contexto puramente matemático. Os inquisidores acusaram Galileu de ser verdadeiramente Copernicano e que a análise presente na obra não seria puramente matemática. A situação não estava fácil para Galileu, que admitiu ter cometido falhas e se dispôs a corrigir a obra. A defesa chegou a pedir que a idade avançada do réu, 70 anos, fosse levada em consideração na pena.
Figura 11 – Pintura do julgamento de Galileu. Fonte: www.historiadigital.org.
Até 1624, Galileu contava com a proteção do grão duque Cosme II. No ano do julgamento, o posto de grão duque era ocupado por Fernando II, que se submeteu à autoridade pontifícia sem defender Galileu. Em 22 de junho de 1632, o livro Diálogos sobre os dois máximos sistemas do mundo ptolomaico e copernicano foi proibido e Galileu, condenado à prisão domiciliar, foi obrigado a ler em público um ato de abjuração:
"com sinceridade e fé verdadeira abjuro, amaldiçôo e esconjuro os citados erros e heresias e, de modo geral, quaisquer que sejam, outros erros, heresias e seitas contrárias à Santa Igreja, e juro que no futuro nunca mais direi nem afirmarei, verbalmente nem por escrito, nada que proporcione motivo para semelhante suspeita a meu respeito de heresia, denunciá-lo-ei a este Santo Ofício ou ao Inquisidor ou Ordinário do lugar em que me encontrar."
Galileu foi enviado a Siena em residência vigiada no palácio episcopal. Meses mais tarde, foi autorizado a permanecer em sua casa em Arcetri. A saúde de Galileu piorou e, em 1638, ficou cego. Posteriormente, ele foi autorizado a mudar-se para Florença. Mesmo nestas condições, Galileu redigiu mais um livro, Discursos e demonstrações matemáticas sobre duas novas ciências, em que o cientista redige seus estudos sobre o movimento dos corpos, que servirá como base para a construção da Mecânica Newtoniana. Galileu morre em Florença em janeiro de 1642, coincidentemente, no mesmo ano em que nasce na Inglaterra uma criança com o nome de Isaac Newton. Em 1737, pouco antes do fim da dinastia Medicis, a família manda erguer um túmulo monumental para Galileu na Basílica de Santa Croce, em Florença (fig. 12). Em 1992, o papa João Paulo II lamentou o tratamento dispensado ao grande astrônomo italiano Galileu Galilei.
Figura 12 – Túmulo de Galileu, Basílica de Santa Croce, Florença, Itália. Fotografia tirada pelo autor.
Scientific American, série Gênios da Ciência. Galileu, Universo em Movimento. Texto: Enrico Bellone, prof. de história das ciências da Universidade de Pádua.
Scientific American, Galileu, O destronamento da Terra. Texto: vários especialistas.
Antonio S. T. Pires, Evolução das idéias da Física, Ed. Livraria da Física, 2008.
Franco Cesati, Los Medicis – Historia de uma dinastia europea, Ed. Mandragora, 1999.
Maurice A. Finocchiaro, Galileo on the World Systems – A New Abridged Translation and Guide, University of California Press, 1997.