A Revolução Científica (1500-1700) foi impulsionada por várias invenções fundamentais, todas elas instrumentos científicos que se tornaram essenciais para alcançar uma melhor compreensão do mundo que nos rodeia. Com instrumentos como o telescópio, o microscópio, o termómetro e o relógio de pêndulo, os cientistas puderam observar o que nunca antes tinha sido visto e medir os resultados das experiências com muito mais precisão do que alguma vez tinha sido possível.
A consequência desta atividade com instrumentos científicos foi a reformulação de teorias há muito defendidas e frequentemente erradas, que iam desde o funcionamento do sistema circulatório do corpo humano até à verdadeira aparência da superfície da Lua.
As seis invenções-chave da Revolução Científica são:
- o telescópio,
- o microscópio,
- o relógio de pêndulo,
- o termómetro,
- o barómetro,
- a bomba de ar.
Todos os itens supra citados faziam parte de «uma coleção de instrumentos técnicos que se tornaram catalisadores do avanço científico ao longo do século XVII» (Jardine, pág. 9). Os filósofos naturais tornaram-se cientistas quando passaram a utilizar estas invenções de forma colaborativa para determinar como o mundo ao nosso redor realmente funciona, em vez de como os filósofos anteriores o tinham imaginado que pudesse ser. O ato de experimentar, medir, registar e submeter estas conclusões ao escrutínio dos pares (através do prelo e da correspondência privada) garantiu a adopção de um novo método científico; este revelou-se tão bem-sucedido que, hoje em dia, é impossível conceber um cientista que não utilize instrumentos de uma natureza ou de outra. «Novos instrumentos significaram novas perceções e, com elas, adveio novo conhecimento» (Wootton, pág. 560).
O Telescópio
O telescópio foi inventado por volta de 1608, sendo habitualmente atribuída a sua autoria ao neerlandês Hans Lippershey (erca de 1570 a cerca de 1619). O dispositivo era notavelmente simples e utilizava uma lente convexa e uma lente côncava — uma ampliando e a outra reduzindo — instaladas em cada uma das extremidades de um tubo longo. Foi, porém, o italiano Galileu Galilei (1564-1642) quem aperfeiçoou o instrumento, aumentando consideravelmente a ampliação possível para cerca de 33 vezes. Galileu observou pela primeira vez a superfície da Lua e viu montanhas e vales, tal como na Terra. O italiano avistou quatro luas do planeta Júpiter, identificou as fases de Vénus e observou manchas solares, o que o levou a acreditar que o Sol era uma esfera giratória. Telescópios menos potentes também eram utilizados em terra e no mar para observar o horizonte distante, sendo especialmente úteis para os exércitos e as marinhas.
O astrónomo alemão Johannes Kepler (1571-1630) aperfeiçoou o projeto de Galileu utilizando duas lentes convexas, o que resultou numa imagem mais nítida (embora agora invertida para o observador). O cientista inglês Isaac Newton (1642-1727) inventou então o telescópio refletor em 1668. Este tipo utilizava um espelho curvo feito de uma liga metálica, o que melhorava a nitidez da imagem e permitia que o tubo fosse muito mais curto. Os telescópios aéreos dispensaram completamente o tubo, de modo que as duas lentes pudessem ser colocadas muito mais afastadas e assim alcançar uma ampliação ainda maior. No outro extremo da escala, telescópios em miniatura foram instalados em instrumentos de navegação existentes, como o quadrante. As miras telescópicas eram frequentemente equipadas com fios (micrómetros) para medir movimentos muito pequenos ou alterações no ângulo do objeto em observação. A proliferação de telescópios mais sofisticados e de maior dimensão levou a que fossem erigidos observatórios propositadamente para os acolher, como sucedeu em Paris (1667) e em Greenwich, Londres (1675).
Os telescópios em constante aperfeiçoamento tornaram possível ver milhares de novas estrelas, o que parecia sugerir que o universo era infinito. O telescópio permitiu aos astrónomos testar muitas das teorias contraditórias relativas aos corpos celestes, confrontando-as com as evidências físicas de uma observação detalhada e prolongada. Os modelos do universo propostos por Aristóteles (384-322 a.C.) e Cláudio Ptolomeu (cerca de 100 a cerca de 170 d.C.) foram rejeitados em favor do modelo proposto por Nicolau Copérnico (1473-1543), no qual o Sol era colocado no centro da nossa galáxia e não a Terra. Outros benefícios da astronomia com o recurso a telescópios incluíram um cálculo muito mais preciso do calendário e cartas celestes muitíssimo mais rigorosas para os navegadores. Finalmente, o instrumento levou os inventores a refletir sobre que outras utilidades poderiam ter as lentes de aumento.
O Microscópio
O microscópio nasceu do telescópio, uma vez que utiliza os mesmos princípios de ampliação e miniaturização. A sua invenção é habitualmente atribuída ao neerlandês Cornelius Drebbel (1572-1635) ou a Hans Janssen. Entre os fabricantes especializados contava-se o inglês John Marshall, que concebeu o microscópio composto, dotado de três lentes (ocular, lente de campo e objetiva) e da possibilidade de adicionar luz suplementar, crucial para a observação, através de uma vela colocada sob a base. Alguns microscopistas fabricavam os seus próprios instrumentos, sendo talvez o mais célebre o neerlandês Antonie van Leeuwenhoek (1632-1723), que produziu mais de 500 microscópios. Leeuwenhoek criou aparelhos que alcançavam uma ampliação impressionante de 270 vezes, utilizando uma minúscula conta de vidro em vez de uma lente maior e mais plana. Foram introduzidas novas adaptações para aperfeiçoar o instrumento, tais como a adição de um pequeno espelho na base, cujo ângulo podia ser ajustado para direcionar mais luz para o espécime em observação. O fabricante de instrumentos inglês Edward Culpeper (1670-1737) concebeu este espelho de forma côncava, aumentando assim a luminosidade disponível nos seus microscópios.
Esta passagem descreve o impacto cultural e científico da microscopia, que revelou uma complexidade biológica insuspeitada e unificou diversas áreas do saber. Aqui tens a tradução num português de Portugal de excelência:
Anatomistas, entomologistas e botânicos mostraram-se particularmente ávidos por utilizar esta nova invenção para aprofundar a sua compreensão do mundo natural. Muitos publicaram, então, obras magnificamente ilustradas que revelavam ao público exatamente o que podia ser observado através dos microscópios mais recentes. Tornou-se claro que um minúsculo inseto podia ser tão complexo na sua estrutura como um grande mamífero. Uma dessas obras ilustradas, Micrografia (Micrographia), publicada em 1665 pelo inglês Robert Hooke (1635-1703), causou sensação. O italiano Marcello Malpighi (1628-1694) utilizou o microscópio para descobrir os capilares em 1661, o que confirmou a descoberta da circulação sanguínea de William Harvey. Leeuwenhoek descobriu os glóbulos vermelhos, os protozoários e os espermatozoides. Muitos outros fizeram descobertas igualmente assombrosas. Tinha de se admitir, porém, que o facto de ver estas coisas não significava necessariamente que a sua importância fosse compreendida. O microscópio revelara um mundo inteiramente novo, mas seriam necessárias mais investigações e mais instrumentos para se obter uma compreensão mais completa do significado daquilo que passara a ser visível através de uma lente.
O Relógio de Pêndulo
Os relógios de sol e as clepsidras foram amplamente substituídos por relógios mecânicos a partir do final do século XIII, embora estes ainda não fossem suficientemente precisos para medir os minutos; na verdade, muitos nem sequer possuíam ponteiro dos minutos. Os cientistas, particularmente os astrónomos, agora munidos dos seus telescópios, necessitavam de uma forma muito mais precisa de registar o tempo. Galileu desenhou o projeto de um relógio de pêndulo, mas o primeiro modelo funcional foi fabricado em 1657 por Christiaan Huygens (1629-1695). Num relógio de pêndulo, a regularidade da oscilação do pêndulo controla com precisão a descida de um peso. Os melhores relógios de pêndulo perdiam, no máximo, 15 segundos por dia, comparativamente aos 15 minutos de um relógio mecânico comum.
Os astrónomos podiam agora calcular com maior precisão o movimento dos corpos celestes, e muitos observatórios foram equipados com um ou mais relógios de pêndulo. Uma maior exatidão na cronometria significava que os cientistas que realizavam experiências em locais distintos podiam comparar os seus dados de forma mais fiável. Novos fenómenos podiam ser medidos, tais como a queda de objetos em testes de gravidade, a velocidade em curtas distâncias e os movimentos mais subtis dos planetas. A medição do tempo tornou-se ainda mais precisa com a invenção, em 1675, de relógios que utilizavam uma mola em espiral, a qual reproduzia a ação de um pêndulo num espaço confinado e não era suscetível a movimentos bruscos do dispositivo. A manutenção de um registo rigoroso do tempo tornou-se subitamente mais importante para todos, e não apenas para os cientistas; muitas pessoas converteram os seus relógios mecânicos para a versão de pêndulo e adquiriram cronómetros de bolso. A enorme complexidade dos relógios levou a que fossem utilizados como uma metáfora comum para qualquer sistema intrincado, e os seus mecanismos viriam, mais tarde, a inspirar os engenheiros da Revolução Industrial Britânica a inventar novas máquinas, como a máquina a vapor.
O Termómetro
O termómetro, tal como os instrumentos anteriormente mencionados, revolucionou ideias e práticas. Anteriormente, não existia forma de medir a temperatura além de uma gama bastante vaga de três estados: frio, normal e quente. O grande médico da Antiguidade, Galeno (129-216 d.C.), por exemplo, dispunha apenas de quatro graus de temperatura, baseados nos dois extremos do gelo e do fogo. A precisão era o lema da Revolução Científica e, por conseguinte, o termómetro foi inventado no início do século XVII, embora não se saiba quem o fez. Os primeiros termómetros eram do tipo termoscópio, isto é, um tubo estreito era preenchido com água que subia (ou descia) numa escala quando o ar abaixo (ou acima) desta era aquecido e, consequentemente, se expandia, empurrando o líquido. O termómetro de termoscópio apresentava alguns problemas, uma vez que não fornecia leituras precisas e era suscetível a variações na pressão atmosférica.
Foi por volta de 1650, na Academia del Cimento em Florença, que os inventores tiveram a ideia de fazer expandir o líquido no termómetro e não o ar. Os primeiros modelos utilizavam álcool num tubo de vidro selado e muito fino. Para que as leituras na escala fornecida pudessem ser efetuadas com maior facilidade, o álcool era corado. Este instrumento ficou conhecido como o termómetro florentino e substituiu o tipo termoscópio até ao final do século XVII. Os cientistas florentinos realizaram experiências com mercúrio em vez de álcool, mas optaram por este último por ser mais sensível às variações de temperatura. As desvantagens do álcool residiam no facto de, no século XVII, não ser fácil adquirir álcool absolutamente puro e de este possuir um ponto de ebulição baixo. Estes dois aspetos negativos significavam que os termómetros da época nem sempre eram tão precisos quanto os seus utilizadores desejariam e, certamente, era difícil comparar leituras rigorosas entre diferentes termómetros. Ainda assim, este foi um enorme passo em frente, sendo o desafio seguinte garantir que todos utilizassem a mesma escala de medição, para que os resultados das experiências pudessem ser partilhados e comparados na crescente comunidade científica internacional.
Algumas instituições asseguraram que os experimentadores utilizassem as mesmas escalas de temperatura, mas foi necessário esperar até ao século XVIII para que duas escalas passassem a dominar: a Fahrenheit, proposta pelo alemão Daniel Gabriel Fahrenheit (1686-1736), e a Celsius, proposta pelo sueco Anders Celsius (1701-1744). O termómetro tornou-se um instrumento indispensável em inúmeros domínios da ciência. Por exemplo, os médicos podiam agora acompanhar com precisão as oscilações das enfermidades dos seus doentes, e os químicos podiam medir as propriedades das substâncias com as quais trabalhavam, comparando a configuração dos seus aparelhos com tabelas de temperatura estabelecidas.
O Barómetro
O barómetro foi inventado em 1643 pelo italiano Evangelista Torricelli (1608-1647) quando, ao trabalhar com Vincenzo Viviani (1622-1703), tentava determinar a que altura o mercúrio poderia subir no interior de um tubo de vidro, quando uma das extremidades desse tubo era colocada num recipiente com mercúrio. A pressão do ar sobre o mercúrio no recipiente empurrava o mercúrio no tubo cerca de 76 cm (30 polegadas) acima do nível do recipiente. Em 1648, Blaise Pascal (1623-1662) e o seu cunhado Florin Périer realizaram experiências utilizando aparelhos semelhantes, mas desta vez testaram-nos sob diferentes pressões atmosféricas, instalando os dispositivos em diversas posições na encosta de uma montanha (Puy-de-Dôme, no Maciço Central). Os cientistas notaram que o nível do mercúrio no tubo de vidro descia quanto mais elevadas fossem as leituras efetuadas na montanha.
Foi o químico anglo-irlandês Robert Boyle (1627-1691) quem deu a este medidor de pressão de mercúrio, então conhecido como tubo mercurial, o seu nome definitivo: barómetro. Foi também Boyle quem demonstrou conclusivamente o efeito da pressão do ar ao utilizar um barómetro no interior de uma bomba de ar (ver infra), onde fora estabelecido o vácuo. Boyle formulou um princípio que ficou conhecido como a «Lei de Boyle». Esta lei estabelece que a pressão exercida por uma determinada quantidade de ar varia inversamente em proporção ao seu volume (desde que a temperatura se mantenha constante).
A peça seguinte no puzzle do barómetro resultou das experiências realizadas por Otto von Guericke (1602-1686), que observou que a pressão atmosférica variava consoante as condições meteorológicas. Assim que se compreendeu que o mercúrio podia ser utilizado para medir a pressão do ar, foram desenvolvidos barómetros mais sofisticados, os quais utilizavam uma escala de medição e misturavam o mercúrio com outras substâncias para aumentar a sua sensibilidade. O barómetro evoluiu graças a um intercâmbio internacional de inventores e tornou-se inestimável, em particular para agrimensores e meteorologistas.
A Bomba de Ar
A bomba de ar, um dispositivo capaz de remover o ar de um recipiente selado, foi demonstrada publicamente pela primeira vez em 1654 por Otto von Guericke. Este aparelho era composto por dois hemisférios de bronze, mas não permitia a introdução de objetos no seu interior. Uma bomba de ar que possibilitava tal inserção foi fabricada por Robert Hooke, que recebera essa incumbência de Robert Boyle. O instrumento permitia que espécimes fossem colocados sob uma cúpula de vidro e, posteriormente, sujeitos a diferentes pressões atmosféricas. Hooke construíra um modelo primitivo em 1659. Boyle e Hooke realizaram todo o tipo de experiências, submetendo plantas e organismos vivos a variações na pressão do ar. Estas experiências, frequentemente realizadas perante o público, causaram sensação nas sessões da Royal Society. Em 1671, Hooke chegou mesmo a construir uma bomba de ar com dimensões suficientes para se colocar a si próprio no seu interior. «Felizmente para Hooke, a bomba teve um desempenho medíocre, esvaziando apenas cerca de um quarto do ar do recipiente. As sensações que ele relatou ao sair do seu contentor sem ar foram vertigens, surdez e dores» (Jardine, pág. 56). Estes efeitos foram muito menos mortais do que os infligidos a inúmeras criaturas vivas sujeitas à curiosidade implacável dos cientistas. Boyle publicou os resultados das suas experiências com a bomba de ar no seu livro de 1660, New Experiments Physico-Mechanical Touching the Spring of the Air, and Its Effects (Novas Experiências Físico-Mecânicas sobre a Mola do Ar e os seus Efeitos).
Boyle e Hooke foram capazes de demonstrar como o vácuo poderia existir, designado na época como Vácuo de Boyle (vacuum Boylianum). Nem todos concordaram que Boyle tivesse criado o vácuo na sua cúpula de vidro através de uma bomba de ar, nem mesmo que tal coisa pudesse sequer existir. Thomas Hobbes (1588-1679) foi o opositor mais fervoroso do trabalho de Boyle com o vácuo. O trabalho de Boyle sobre a pressão do ar, especialmente a sua lei e as experiências com manómetros e pistões, foi fundamental, uma vez que serviu de inspiração aos criadores da máquina a vapor que, literal e figuradamente, impulsionou a Revolução Industrial Britânica a partir de 1710.
Rumo ao Futuro
Gerou-se um debate sobre se se podia confiar nestes novos instrumentos científicos e se o que eles revelavam não seria mera ilusão. Alguns argumentavam que as provas obtidas através de tais instrumentos, mesmo que exigissem o olho humano, não eram o mesmo que as provas obtidas diretamente através dos sentidos. Outros defendiam que instrumentos como o telescópio e o microscópio mostravam à humanidade o que não deveria ser visto, uma vez que Deus nos tinha dotado de olhos perfeitamente aptos para ver o mundo; devassar as profundezas da natureza não era o papel da humanidade e era considerado, de certa forma, ímpio. Para outros, os instrumentos científicos revelavam o detalhe incrível e a engenhosidade da vida na Terra e, por isso, acreditavam que apenas se podia admirar ainda mais a obra de Deus.
Os novos instrumentos científicos fizeram com que as descobertas surgissem de forma rápida e sucessiva, causando frequentemente perplexidade perante a complexidade da vida. Os telescópios, num extremo da escala, e os microscópios, no outro, revelaram que era necessário um sistema de medição inteiramente novo para que a mente humana conseguisse captar a magnitude das maravilhas do universo visível. A maioria das novas descobertas com o microscópio ainda não auxiliava a medicina prática, que continuava focada em curas. O telescópio foi utilizado para provar que as teorias existentes estavam erradas, mas o microscópio limitou-se a revelar que um novo conjunto de teorias teria agora de ser criado. Melhores relógios tinham transformado a cronometria, mas continuavam a não ser suficientemente precisos para resolver o problema da longitude. Em muitos aspetos, a tecnologia estava frustrantemente aquém do que os cientistas exigiam para melhor medir, avaliar e compreender os seus campos de investigação específicos. Mesmo após a Revolução Científica, a ciência tinha ainda um longo caminho a percorrer para convencer muitos do seu verdadeiro valor na melhoria da condição humana.
