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Christiaan Huygens (1629-1695) foi um matemático, físico e astrônomo holandês. Uma das principais figuras da Revolução Científica, ele combinou a pesquisa sobre teorias baseadas em matemática pura, como o movimento das ondas de luz, com projetos práticos, como a construção de melhores telescópios e relógios usando molas helicoidais. Huygens recebeu o crédito pela construção do primeiro relógio de pêndulo funcional e pela identificação dos anéis de Saturno.
Vida Pregressa
Christiaan Huygens nasceu em Haia, nos Países Baixos, em 14 de abril de 1629. Integrantes da família ocuparam cargos de destaque na administração pública por várias gerações. Seu pai, Constantijn (1596-1687), trabalhou como secretário do líder da República Holandesa. Christiaan recebeu educação doméstica antes de se transferir para a Universidade de Leiden, onde estudou direito e matemática a partir de 1645. Não completou o curso, mas a riqueza familiar garantia que jamais tivesse que trabalhar para viver. Livre para perseguir seus interesses científicos e estimulado a fazê-lo pelo pai, Huygens a princípio concentrou-se na matemática, resolvendo problemas de geometria, antes de explorar meios de aperfeiçoar os instrumentos vitais para o trabalho dos astrônomos.
Huygens e Saturno
Huygens, junto com seu irmão Constantijn (1628-1697), projetou e fabricou instrumentos de alta qualidade, tais como microscópios. Os Países Baixos, em geral, eram famosos por seus fabricantes de lentes de alta qualidade. Interessado em astronomia, Huygens desenvolveu aperfeiçoamentos para os telescópios existentes, utilizando lentes holandesas. Ele logo fez bom uso dos seus novos instrumentos. Em 1658, apresentou um artigo sobre os anéis de Saturno numa reunião na qual compareceram dignatários da igreja e estado franceses, na Academia Montmor. Três anos antes, Galileu Galilei (1564-1642) observara algo estranho sobre Saturno - o que pareciam ser apêndices em cada lado do planeta -, mas seu telescópio não era poderoso o suficiente para revelar os anéis; o de Huygens teve mais êxito. O astrônomo holandês também foi o primeiro a avistar claramente Titã, uma das luas de Saturno. Huygens voltaria ao céu noturno mais tarde em sua carreira, mas primeiro ele voltou sua atenção para o desafio de como medir o tempo com maior precisão do que já havia sido feito anteriormente.
O Relógio de Pêndulo
Galileu pode ter sido o primeiro a conceber relógios mais precisos usando um pêndulo em vez de uma roda de balanço, mas foi Huygens quem fabricou o primeiro modelo funcional em 1657 (embora o compatriota holandês Salomon Closter, com quem o astrônomo colaborara anteriormente, tivesse conseguido feito idêntico na mesma época). Huygens apresentou seu relógio de pêndulo para o mundo científico como um todo na obra Horologium (1657), no prefácio da qual deu o crédito a Galileu pela concepção original. Tais mecanismos aumentaram dramaticamente a precisão dos relógios, pois os aparelhos perdiam somente 10 a 15 segundos por dia, comparados com os 15 minutos dos modelos que não usavam o pêndulo. A invenção revolucionou a medição do tempo e tornou possível uma nova gama de experimentos científicos, agora que se obtinha maior precisão temporal.
Outra obra sobre os relógios de pêndulo se seguiu em 1673, chamada Horologium Oscillatorium. Aqui, Huygens apresentou “uma magistral análise matemática do ciclóide, a curva traçada na ponta do aro de uma roda, que balança numa superfície horizontal [...] as propriedades matemáticas da curva garantem o balanço perfeitamente regular do pêndulo deste relógio” (Jardine, 332).
A precisão aperfeiçoada dos relógios de pêndulo ainda não era suficiente para resolver o problema dos marinheiros, que precisavam determinar a longitude com a medição acurada do tempo. De qualquer forma, um pêndulo não funcionaria no mar, em vista do movimento oscilante dos navios. Havia também a questão da umidade marinha, que afetava significativamente as delicadas partes móveis dos relógios. Tais problemas não detiveram Huygens de tentar um modelo sofisticado de pêndulo, com uma espécie de mecanismo enjaulado, em testes no mar na década de 1660. Em 1665, Huygens até publicou um manual prático para os marinheiros utilizarem seu relógio, Instructions Concerning the Use of Pendulum-Watches for Finding the Longitude at Sea [Instruções referentes ao uso de relógios de pêndulo para encontrar a longitude no mar]. No entanto, o aparelho teve pouco sucesso.
Huygens e seu compatriota holandês, o fabricante de relógios Johannes van Ceulen, tentaram novamente solucionar o problema da longitude na década de 1680. Eles convenceram a Companhia Holandesa das Índias Orientais (VOC, na sigla em holandês) a financiar a construção de um modelo funcional de pêndulo em 1682. Os diretores da VOC perceberam que a navegação eficiente reduziria o tempo das viagens marítimas, ou seja, ganhariam mais dinheiro com menos desperdício. Levou três anos para fabricar o relógio, que foi então testado no mar em 1685, 1686 e 1690 (no trajeto dos Países Baixos até o Cabo da Boa Esperança). Lamentavelmente, os testes foram considerados insatisfatórios e o relógio sensível demais ao movimento marítimo. Huygens jamais conseguiu criar seu pêndulo perfeito, pois as partes componentes se desgastavam muito rápido, simplesmente o que seria de se esperar com os materiais do século XVII.
O Cronômetro Marítimo
Ainda que nunca abandonando completamente o relógio de pêndulo, Huygens simultaneamente conseguiu uma vitória ao construir um cronômetro de mão preciso em meados da década de 1670, usando o novo conceito da mola helicoidal com balança. Quando elaborou o primeiro esboço de seu relógio de mão com a mola helicoidal, ele escreveu em seu diário: "Eureca - Descobri!" (Jardine, 144). Infelizmente, ele então ficou envolvido numa disputa de prioridade referente ao mecanismo de mola helicoidal do relógio de mão com o cientista inglês e litigante notório Robert Hooke (1635-1703). O holandês anotara em seu diário a data exata da ideia da mola helicoidal de balança: 23 de janeiro de 1675. Hooke alegou que tivera a ideia original anteriormente, em 1658, mas que não a colocara em prática. Para comprovar, ele também construiu um relógio com mola helicoidal de balança em 1675. É possível que conhecidos mútuos tenham comunicado a ideia de Hooke a Huygens. Para completar, um terceiro inventor, Isaac Thuret, um fabricante de relógios parisiense, também alegou ter desenvolvido um novo tipo de aparelho. Huygens havia contratado Thuret para fazer um modelo funcional de sua invenção e, assim, a alegação de prioridade do francês era altamente duvidosa. Esta situação desafortunada ilustra que, neste período, não bastava inventar alguma coisa, mas sim ser o primeiro a fazê-lo para ganhar amplo reconhecimento.
No final das contas, a mola helicoidal com balança aperfeiçoou a precisão e reduziu o tamanho dos relógios, mas trouxe relativamente pouco efeito para a navegação, na qual dois ou três segundos faziam enormes diferenças geográficas. O relógio de bolso movido pela mola helicoidal tornou-se muito popular na terra firme, mas nem Huygens nem Hooke conseguiram ganhar muito dinheiro com sua inovação, que logo se tornou pública, passível de replicação por qualquer relojoeiro razoável. O problema da longitude, nesse meio tempo, ficou sem ser resolvido até 1770, com a chegada do cronômetro marítimo Harrison, inventado por John Harrison (1693-1776).
Assim como exibia um impressionante conhecimento de matemática, Huygens igualmente se destacava como grande fabricante de instrumentos práticos. Ele trabalhou no aperfeiçoamento das bombas de ar, o único a fazê-lo com um certo grau de sucesso além do seu eterno rival, Hooke. O assistente de Huygens com seus experimentos com a bomba era o francês Denis Papin (1647-1713), responsável por muitas realizações, inclusive o desenvolvimento da precursora da panela de pressão, equipamento que levou inventores posteriores a refletir sobre a possibilidade de utilizar o vapor para mover motores.
O Telescópio Aéreo
Outro instrumento científico de precisão que despertou a atenção de Huygens foi o telescópio aéreo. Sua ideia consistia em utilizar o projeto do telescópio de refração, mas, em vez de colocar as lentes e o espelho dentro de um longo tubo para separá-los, o inventor deixou de lado o tubo. Com uma lente instalada numa estrutura elevada, como um prédio ou uma árvore e a outra ao nível do chão, conseguia-se uma imagem muito mais nítida do que utilizando-se um telescópio convencional. O exemplar fabricado pelo astrônomo holandês em 1686 era enorme. A distância entre as lentes, o comprimento focal, chegava a 67 metros, o que o tornou o maior telescópio do mundo à época. Suas ideias sobre os telescópios foram publicadas na obra Astroscopia Compendiaria, de 1684. Huygens doou o telescópio aéreo para a Sociedade Real e as várias lentes e a mira telescópica podem ser vistas atualmente no Museu da Ciência de Londres.
Reconhecimento Internacional
Huygens visitou a Sociedade Real de Londres em 1661 e, dois anos depois, tornou-se membro, um dos primeiros estrangeiros a obter esta distinção. Vários dos seus artigos científicos tiveram publicação aceita na revista extraoficial da Sociedade, Philosophical Transactions.
Huygens viveu em Paris de 1666 a 1681. Passou a integrar a Academia Real de Ciências de Paris (Académie des Sciences, fundada em 1666), o primeiro estrangeiro a ser nomeado (junto com Gian Domenico Cassini). Sua associação à entidade significou que recebia um salário por suas pesquisas e uma pensão substancial de 5.000 livres no momento adequado. Não se tratava de algo incomum, pois Luís XIV da França (r. 1643-1715), com tais medidas, queria atrair as melhores mentes da Europa para sua academia. Porém, as políticas de Luís XIV tornaram-se cada vez mais antiprotestantes – como evidenciado pela revogação do Édito de Nantes, poucos anos antes – e assim, em 1681, Huygens retornou aos Países Baixos, vivendo pelo resto da vida em Haia.
Teorias da Luz e Gravidade
Em 1690, Huygens publicou o seu Tratado Sobre a Luz. Nele, apresentou a "teoria que descreve a luz como uma onda emitida das partículas de um objeto, dando origem a uma série de ondas adicionais. Estas ondas são transportadas através de um éter composto de partículas" (Burns, 226). Atualmente, o princípio da luz de Huygens permanece válido. O princípio estabelece que "pulsos de luz seguem-se um ao outro regularmente [...] uma infinidade de pulsos esféricos, cada qual originando-se de um ponto diferente ao longo da perturbação inicial" (Bynum, 235). O que o cientista holandês não percebeu, mas colegas posteriores descobriram, foi que as diferentes cores da luz (o espectro) viajam em seus próprios comprimentos de onda, e isso explica por que a luz pode ser manipulada por corpos externos, como se verifica na refração através de lentes ou gotas de chuva. Huygens teorizou corretamente que a luz branca não precisava ser composta do espectro completo de cores, mas sim a partir de certos pares, como, por exemplo, azul e amarelo.
Huygens não era um filósofo mecânico cartesiano inteiramente ortodoxo (para os quais todos os fenômenos naturais podiam ser reduzidos a movimento e matéria), e ele duvidou do trabalho pioneiro de Isaac Newton sobre a gravidade, pois o cientista britânico não explicava a causa da gravidade, somente os efeitos. Ambos se encontraram em Londres em 1689. Em vez da teoria universal da gravidade de Newton, que não tinha causa, o holandês apresentou um modelo alternativo de gravidade na obra Discours de la Cause de la Pesanteur [Discurso sobre a Causa da Gravidade], publicado em 1690. Neste trabalho, ele “propunha que as partículas responsáveis pela gravidade circulam pela terra em todas as direções, em torno dos polos e do equador; e em torno de qualquer outro círculo desenhado na superfície terrestre” (Henry, 76-7).
Morte e Legado
Já no fim da vida, Huygens escreveu um panorama simplificado da filosofia cartesiana, Kosmotheoros ou Os Mundos Celestiais Descobertos, publicado postumamente em 1698. Menos cartesianas foram as teorias sobre o impacto e força centrífuga, para a qual ele desenvolveu novas fórmulas algébricas. Ele sofreu com problemas de saúde nos anos finais e morreu em Haia no dia 8 de julho de 1695. No testamento, o cientista legou seus papéis para a Universidade de Leiden. O holandês tinha revolucionado a medição do tempo, elaborado uma teoria duradoura da luz e demonstrado o que melhores telescópios poderiam representar com suas observações de Saturno. A Agência Espacial Europeia pousou uma nave em Titã, a lua de Saturno, em 2005; ela recebeu o nome de Huygens.
