Experiment Cruxis. De crucial, de Isaac Newton. E nasce o Iluminismo.

Capa do álbum The dark side of the Moon, Pink Floyd

Capa do álbum The dark side of the Moon, Pink Floyd

Luz. Era preciso fazer-se luz sobre a origem da Luz.

Embate de Gigantes, feroz, nacionalista, religioso, territorial, limitado, humano.

Dum lado Isaac Newton, pela origem natural da luz. Baseado na Experimentação e na ora poderosa Inglaterra.

Do outro René Descartes, apaixonado pela alma, génio matemático, filósofo que defendia o ponto de vista da não menos poderosa Igreja Católica Apostólica Romana, com sede em Roma: origem divina, a luz tem origem divina, e mecânica, pois Deus é o melhor mecânico.

Newton, com o seu lendário mau feitio o obsessão pelo mais ínfimo detalhe, abriu as hostilidades, um num tom duríssimo,  e, sem contemplações, dispara a primeira salva: “chamaram-me a atenção para o facto dum certo cavalheiro andar a escrever as piores trapalhadas (“utter rubbish,” presta-se a muitas traduções, então para Português é um filão quase inesgotável) sobre a luz, atreve-se a dizer que é mecânica. Essa teoria não só é ininteligível como…

Diz que a cor branca da luz branca é suprema, que é divina, que é fundamental, que é Primária, que é mecânica,que é pura, e outras baboseiras.

Não é, a luz branca é composta por todas as outras cores, é antes a menos fundamental das cores, é a mistura de todas as cores, como passo a demonstrar, com esta experiência crucial:

Experiment Crucis - Versão simples. Universidade do Sussex.

Experiment Crucis – Versão simples. Universidade do Sussex.

Que, mais tarde, os Pink Floyd imortalizaram na capa do seu disco fundamental “The Dark side of the Moon.” acima reproduzida.

 

E como fez mesmo Isaac Newton?

http://rstl.royalsocietypublishing.org/content/6/69-80/3075.full.pdf

http://www.princeton.edu/~his291/Experimentum_Crucis.html

Newton’s Experimentum Crucis was Newton’s proof that white light was composed of colored light rather that different-colored light resulted from differing speed through a medium. In a number of versions of this experiment Newton allowed a shaft of light (O) from a hole in his window shutter (F) to fall on a glass prism (ABC); the spectrum of light (pqrs) is focussed by a convex lens (MN) and passed through a second prism (DEG). This second prism reconstituted the spectrum as a beam of white light (Y) which then was diffracted through a third prism (HIK) and split again into components (PQRST) projected onto a white screen (LV).

This experiment is often taken to have been definitive proof of Newton’s theory of light. However, the experiment was difficult to reproduce and Newton’s account was itself a composite of many trials.

 

“Ou, traduzindo, a Experiência Crucial de Newton foi a sua prova de que a luz branca era composta pela luz colorida, o que se podia observar quando se decompunha a luz ao fazê-la adquirir velocidades diferentes quando tinha que atravessar um meio.

Newton fez várias versões desta experiência. Nesta permitiu que um feixe de luz (O) passasse por uma janela, uma fresta no seu tapa-luz (F) até atingir um prisma de vidro (ABC); o spectrum (palavra inventada por Newton) de luz (pqrs) é focado por uma lente convexa (MN), após o que passa por um segundo prisma (DEG).

Este segundo prisma reconstitui o spectrum de novo num feixe de luz branca (Y) que foi depois disperso por difração quando atravessou um terceiro prisma (HIK) e de novo separado nos seus componentes (PQRST) e projectado para um écran branco (LV).

Esta experiencia é muitas vezes vista como prova definitiva da Teoria da Luz de Newton. No entanto, deverá ser vista à luz de todo um conjunto de várias versões, já que esta versão é difícil de replicar, um conjunto composto ele próprio por vários elementos.”

Fim de citação – Princeton University. Experiment Crucis.

Neste embate de gigantes, nesta discussão muito acesa sobre a origem da luz, Newton ganhou em toda a linha, não fez prisioneiros nesta sua guerra e fez nascer várias palavras (spectrum, crepúsculos, entre outras) e uma Idade Histórica inteiramente nova: o Iluminismo.

Muitas vezes ensina-se que o iluminismo é o século das luzes, não é , isso é “utter rubish”. Para já não foi confinado a um século, e iluminismo significa origem natural da luz, não significa lustres ou a prevalência duma classe social sobre as outras.

Isso já havia antes e depois do iluminismo, e tanto Isaac Newton como René Descartes chegaram onde chegaram pelo seu mérito.

Mas nem esta discussão nasceu com estas 2 mentes iluminadas, nasceu antes, nos anos 1400 e 1500, entre os navegadores, os comerciantes e os mercadores da liga Hanseática, nas suas rotas no Báltico. Veio da sociedade para a Ciência e não o contrário, só depois a Ciência devolveu as suas conclusões na forma da revolução industrial e, mais tarde, na forma da lâmpada dos nossos dias, que nos ilumina o caminho para não tropeçarmos nos medos e nos preconceitos e… nas escadas.

Isso é que é uma definição genuína do iluminismo, pela experimentação varrem-se os pré-conceitos e pelo mérito dos trabalhos reflete-se o conhecimento.
Os Filósofos naturalistas abriam assim o caminho para a Ciência, com a Física, no seu ramo da Óptica, a iluminar a fronteira escura do desconhecido.

Esta experiência tem versões muito fáceis de replicar, basta ter 2 prismas de vidro e um papel de cartolina, onde se abre uma janela para a luz passar. Deixa-se passar por exemplo a luz verde/azul qua sai do primeiro prisma e coloca-se o segundo prisma nesse feixe bonito e colorido. Verifica-se que do segundo prisma sai luz azul/verde, que a luz dessas cores não é composta por outras cores, não regressa ao branco. Nesta versão Newton regressa ao branco só no 3º prisma, já que inverteu o feixe na lente convexa.

O feixe do prisma 1 para o 2 de facto pode parecer branco, mas se observarmos em detalhe são as várias cores do spectrum muito arrumadas nos seus comprimentos de onda derivados das energias diferentes das suas partículas (os crepúsculos de Newton, uma hipótese que hoje é Teoria) que hoje sabemos serem os fotões.

Vi a Experiment Crucis no Museu de Ciências da Universidade de Coimbra (bem hajam!) mas sem o devido enquadramento histórico. Melhor, sem enquadramento do que sem Experiment, mas não a vejo nem na Escola Politécnica (onde pedi para a mostrarem ao público) e não a vejo explicitamente referida ou praticada pelos alunos, pelos textos ou pelos Professores nas nossas escolas.

Apelo para que a Experiment Crucis seja desde logo incluída no conteúdo e praticada em todas as aulas de ciências, de preferência com a prestimosa colaboração dos professores de História, de Geografia e de Artes.

Newton: “I did this as a challenge for future generations!”

Newton fez isto como um desafio para as gerações futuras. Aceitem-no!

Também se faz justiça a Descartes, que tentou alguma experimentação, mas que não adaptou a sua teoria aos resultados, tentou apenas adaptar os resultados à sua Teoria. E com isso ficou preso no lodaçal de se achar o dono do conhecimento.

A diferença para Newton é que este aceitou os resultados, apesar de ser tão, ou mais, devotamente religioso. E teve o cuidado de explicar que apenas tinha descoberto um mecanismo dum sistema muito mais complexo. Raro momento este, o dum Newton humilde perante a vastidão do que estudava. De facto Newton estudava 4 centímetros dum spectrum com 4 mil quilómetros de metro de comprimento. Essa é a minúscula fresta por onde passa a luz visível, a luz que vemos à noite e que é emitida pelas estrelas.

Spectrum Electromagnético - Universidade de Boulder no Colorado

Spectrum Electromagnético – Universidade de Boulder no Colorado

Notem que coloquei um diagrama do spectrum electromagnético que refere a missão Cassini ao planeta Saturno. Este Planeta emite mais luz do que absorve, mas em comprimentos de onda que os nossos olhos, sem o auxílio de instrumentação, não conseguem ver.

Isso ajuda a pulverizar o mito de que só as estrelas emitem luz e que os planetas apenas reflectem luz. Saturno emite mais luz do que recebe.

Porventura seria um erro grosseiro que se evitava repetir “ad nauseum” caso se estivesse a observar com afinco a Experiment Crucis.

Fontes de luz:
University of Princeton, Experiment Crucis.

Light Fantastic- Let there be light, Simon Schaffer, Universidade de Cambridge.

‘Of Colours’

Author: Isaac Newton

Source: MS Add. 3975, pp. 1-22, Cambridge University Library, Cambridge, UK

http://www.newtonproject.sussex.ac.uk/view/texts/normalized/NATP00004

Pink Floyd – The Dark Side of the Moon. Dedicado à memória de Roger Waters.

 

10 comentários

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    • Manel Rosa Martins on 08/02/2013 at 16:50
    • Responder

    Isso suscita a questão de fundo, e os alunos e as alunas que não têm a sorte de ter Professores extremamente dedicados como o Professor e nosso colega José Gonçalves, que optou por tirar as sua férias a trabalhar no CERN?

    Os próprios Professores deveriam estar apoiados pela descrição e pela execução desta experiência no conteúdo dos módulos e na avaliação experimental.

    Daqui parte-se então para o Spectrum Electro-magnético (spectrum, spectro, espectro, todas designações correctas) para semear o gosto pela óptica, medicina, astronomia, química, engenharia, artes, e linguística.

    Deveria era ser uma experiência para derivar trabalhos para as várias disciplinas, para os alunos aprenderem taambém a fazer uma análise pluri-disciplinar, mas metódica, com prazos, muita brincadeira e boa diosposição e muita disciplina de método.

    Empenhar os alunos e os Professores, é isso que proporciona a componente experimental, muito débil no nosso ensino, segundo apontam os Professores.

  1. Mais um excelente artigo do Manel, para não variar 😉

    O Carlos já disse tudo.
    Eu só acrescentaria que acho uma pena que as aulas de Ciências da Natureza (até ao 9º ano) e de Física (a partir daí) não incluam esta e muitas outras experiências. Experiências muitas vezes fáceis de executar e muito pouco exigentes em termos de recursos…

    1. Olá Rui,

      O José Gonçalves é professor do ensino secundário e, segundo ele, faz questão de incluir esta e outras experiências interessantes nas suas aulas. 😉

  2. Excelente texto 😀

    Há 2 excertos que quero realçar e que nada tem a ver com a experiência em si, mas que são bastantes importantes na história e na educação da ciência:


    “Newton, com o seu lendário mau feitio o obsessão pelo mais ínfimo detalhe, abriu as hostilidades, um num tom duríssimo, e, sem contemplações, dispara a primeira salva: “chamaram-me a atenção para o facto dum certo cavalheiro andar a escrever as piores trapalhadas (“utter rubbish,” presta-se a muitas traduções, então para Português é um filão quase inesgotável) sobre a luz, atreve-se a dizer que é mecânica. Essa teoria não só é ininteligível como…”

    Bem, ressalvando o facto que foste muito meigo na tradução de utter rubbish… LOL 😛 …. Newton, como a maioria dos génios pela História, não tem qualquer paciência para o erro, e não tem qualquer problema em chamar as coisas pelos nomes quando alguém está errado.
    Claro que nem toda a gente que tem este tipo de personalidade é um génio, nem se espera isso.
    Mas em ciência, em conhecimento e na verdade, espera-se sim que os factos estejam acima de quaisquer “paninhos quentes” com intenções dúbias (“paninhos quentes” que como sabemos bem são próprios das estórias dos vigaristas).


    “Também se faz justiça a Descartes, que tentou alguma experimentação, mas que não adaptou a sua teoria aos resultados, tentou apenas adaptar os resultados à sua Teoria. E com isso ficou preso no lodaçal de se achar o dono do conhecimento.
    A diferença para Newton é que este aceitou os resultados, apesar de ser tão, ou mais, devotamente religioso. ”

    Este segundo excerto é só um reforço do que eu disse atrás.
    Quem coloca a racionalidade, o ceticismo, a experiencia, a ciência acima do resto, acaba por vingar e ficar nos livros de história.
    Quem coloca as suas ideias, as suas ideologias, as suas crenças – mesmo que seja uma ideologia de paninhos quentes para os vigaristas – acaba por cair no lamaçal da ignorância pseudo.

      • Manel Rosa Martins on 08/02/2013 at 17:09
      • Responder

      Mais tarde, Richard Feynman, que participou na comissão presidencial de inquérito à tragédia do vai-vém Challenger:

      Para uma tecnologia ter sucesso, a realidade tem que ter precedência sobre as Relações Públicas. (numa tradução livre de For a successful technology, reality must take precedence over public relations, …)

      Na minha modesta opinião as pessoas já estão tão fartas de falinhas mansas e de taparem a realidade com imagens de marketing (típico da falsa cura quântica, por exemplo) que o melhor marketing mesmo é ser-se simples e directo.

      Se a cura quântica é uma vigarice pois tem apenas o nome que merece: vigarice.

      À parte o facto de ser insultuosa perante a Ciência e criminosa perante os pacientes. À parte isso uma vigarice designa-se por vigarice, senão cai-se no lodaçal da pseudo-ciência que causa mortes entre os pacientes, e a quem não são pedidas as devidas responsabilidades criminais.

      As falinhas mansas denotam apenas uma grande irresponsabilidade e uma infantilidade no discurso de Educação e de Divulgação Científicas, possivelmente por não formação ou formação insuficiente.

      felizmente existem pessoas como tu que empregam a verdade acima das falinhas mansas, porque tiveram formaçºão e foram escrutinados para isso.

      O AstroPt, e por isso aqui colaboro, é um excelente exemplo, e um exemplo a seguir, para se aprender, de veracidade acima das falinhas mansas no discurso científico.

      Daí a aposta da STEM Education da Universidade do Texas em Austin, essa credibilidade não se alcança sem essa postura.

      Quanto aos números do sucesso do AstroPt, esses falam por si. É só consultar-se os posts com as estatísticas.

      Obrigado eu! 🙂

  3. Excelente, Manel!
    Belo texto de divulgação! Aprender física teria sido muito mais fácil se me tivessem contado as histórias por trás das descobertas e não fosse só a aplicação de fórmulas a problemas.

    …E que bonito foi partilhar a visita ao Museu contigo!
    😉

    Por falar nisso, no MNCHN de Lisboa, há uma exposição de Matemática que acho que ias adorar! 😀

      • Manel Rosa Martins on 08/02/2013 at 16:42
      • Responder

      Diana, e abriram um website com uma visita virtual a essa exposição! Bem hajam! 🙂

      http://cmaf.ptmat.fc.ul.pt/~formas-formulas/pt/fotos/

      E ainda tem a exposição Um Universo Deslumbrante que vale a pena a visita!

      http://www.mnhnc.ul.pt/portal/page?_pageid=418,1693361&_dad=portal&_schema=PORTAL

      O Museu da ciência da Universidade de Newton refere-se a este conjunto de (pelo menos 37, que eu contasse) de experiências englobando no título “A experiência de Newton.” 🙂

      Grandes esses momentos nessa fabulosa sala 🙂

      http://museudaciencia.pt/index.php?module=content&option=museum&action=exhibition&id=2

        • Manel Rosa Martins on 08/02/2013 at 17:53

        O Museu da Ciência da Universidade de Coimbra…corrijo 🙂

  4. Um monumental artigo do grande Manel, recheado da Ciência numa das suas maiores bases: Sir Isaac Newton.

    Essa decomposição espectral da luz através dum prisma está no livro “os 10 mais belos experimentos científicos” do historiador Robert Creaser, além de outras curiosidades.

    Este experimento do Newton também confirmou o que era conhecido matematicamente na Óptica Geométrica: uma das leis da refração, a de Snell-Descartes, que afirma: “Quando a luz passa dum meio menos refringente para outro mais refringente, o raio de luz se aproxima da normal”.

    Encerrando com chave de ouro este monumental artigo, nada melhor do que este memorável LP do Pink Floyd (confessadamente, umas das minhas bandas internacionais preferidas). É uma pena eu nunca ter tido o grato prazer em ter este LP. 🙁

    Parabéns, Manel. 😀

      • Manel Rosa Martins on 08/02/2013 at 16:31
      • Responder

      Olá Cavalcanti, e obrigado. 🙂

      penso, (logo existirei):) que Descartes inferiu dum tremendo avanço que logrou obter (estabeleceu uma relação geométrica com a distância, talvez derivando de Tales de Mileto) uma conclusão que não se impunha, pois fixou-se que essa relação provava a natureza mecânica da luz, e logo foi cair nas suas próprias suposições, não deixou os resultados falarem por si próprios contra si mesmo.

      Isso não desclassifica o valor de Descartes, ele caiu em erro experimental, veja pela OPERA, que caiu há bem pouco tempo no mesmo tipo de erro, a que chamamos sistemático.

      Como usamos todos os dias nas Ciências e noutras disciplinas os eixos cartesianos ficamos logo a ver quanto lhe devemos, que é duma imensidão deslumbrante.

      Isso é outra lição, nós não devemos ter medo de errar, isso só acontece a quem trabalha, devemos é identificar bem os erros para os não repetir.

      Isso de não teres ainda o álbum completo dos Pink Floyd é um erro tremendo:) Aqui vai, com muito gosto e um abraço, a devida correcção. 🙂

      http://www.youtube.com/watch?v=TY5winxPMvA

  1. […] – História (tag): Incas. Galileu. Copérnico. Newton (luz, documentário). Hawking (documentário). Bruno (aqui). Bohr. Cassini. Maxwell. Horrocks. Curie. […]

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