Revolução Copérnica (livro)

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A Revolução Copérnica: A Astronomia Planetária no Desenvolvimento do Pensamento Ocidental é um livro escrito por Thomas S. Kuhn e publicado em 1957 pela Harvard University Press.

Thomas S. Kuhn é o autor do livro Estrutura das Revoluções Científicas (1962), um livro pioneiro de uma nova visão filosófica/sociológica sobre a ciência e seus praticantes. Nele Kuhn introduz o conceito de mudança de paradigma, uma súbita mudança de perspectiva dos membros de uma comunidade científica que ocorre durante uma mudança revolucionária em seu campo. Ele descreve os cientistas que trabalham durante períodos de ciência não revolucionária (“normal”) como solucionadores de um tipo de quebra-cabeças que não são diferentes de quebra-cabeças ou palavras cruzadas. O leitor que espera encontrar na Revolução Copérnica alguns contornos da célebre filosofia de Kuhn ficará desapontado. Os termos “paradigma” e “ciência normal” não aparecem nele; o livro é mais uma obra histórica do que filosófica.

A Revolução Copérnica, o livro first de Kuhn, é um dos livros mais vendidos já escritos sobre a história da ciência. Em 2003, a edição da Harvard University Press foi na sua 24ª edição, o que exclui a edição do Vintage Book. Foi uma das publicações de Kuhn first na história da ciência; anteriormente tinha publicado seis artigos nesta área, sobre química do século XVII e sobre o ciclo do Carnot. O livro teve sua origem em notas para um curso de ciências em Harvard baseado em uma abordagem histórica. O curso não era tanto sobre a ciência em si, mas mais sobre uma compreensão da ciência destinada a estudantes fora das ciências. Esta origem do livro é importante para a compreensão do carácter do livro.

Pela “Revolução Copérnica” Kuhn significa o período na história da ciência que é mais comumente referido como “a Revolução Científica”. O período é bem definido: começa com a publicação da obra de Copérnico De Revolutionibus Orbium Coelestium em 1543 e se encerra com o aparecimento da Philosophiae Naturalis Principia Mathematica de Newton em 1687. A segunda metade da Revolução Copérnica de Kuhn cobre o período de um século e meio após a morte de Copérnico, enquanto a primeira metade do livro trata de mais de dois mil anos de desenvolvimento da cosmologia pré-Copérnica.

O presente artigo Citizendium resume a Revolução Copérnica e ao fazê-lo conta a história de uma das cadeias mais fascinantes da história da ciência vista através dos olhos de Thomas Kuhn.

Índice

Como foi dito, Kuhn passa a primeira metade do seu livro sobre a visão pré-copernicana da humanidade sobre o universo. A sua exposição começa com os egípcios, vai desde a Antiguidade até à Idade Média, passando pela Idade Média até Copérnico. Kuhn descreve o lento despertar da civilização ocidental para o reconhecimento de um cosmos que parecia consistir do Sol, da Lua, dos planetas, das estrelas numa esfera circundante e, claro, da Terra no centro de tudo isso.

Quando Kuhn no capítulo 5 discute o próprio trabalho de Copérnico, é notável que ele se refere à descoberta deste último: o Sol, não a Terra, é o centro geométrico do Universo como a “inovação” de Copérnico e não como a sua “revolução”. Pode-se argumentar que isso subestima a importância da contribuição histórica de Copérnico para a astronomia, mas é consistente, como Kuhn prefere chamar todo o período de 145 anos que começa em 1543 como a “revolução copernicana”. Não obstante, o livro trata a inovação de Copérnico – a mudança de um universo geocêntrico para um heliocêntrico – como um ponto crucial e crucial no desenvolvimento da cosmologia e da astronomia. De acordo com Kuhn, a revolução copernicana não foi apenas uma revolução na astronomia, mas também implicou uma revolução na ciência e na filosofia e Kuhn relata como a solução de um astrônomo para um problema aparentemente técnico alterou fundamentalmente a atitude do homem em relação ao problema básico da vida cotidiana. A Revolução Copérnica, no significado do termo Kuhn, implica first uma reforma nos conceitos fundamentais da astronomia, segundo uma alteração radical em outras ciências necessárias pelo movimento da Terra, e terceiro um efeito ainda mais abrangente na filosofia, religião e valores resultantes de não mais ver a Terra como o centro único da criação de Deus.

Capítulo 1: O Universo Antigo de Duas Esferas

O primeiro capítulo explica as cosmologias primitivas dos egípcios e dos babilônios. Ele trata uma boa parte da teoria astronômica, como o aparente movimento do Sol visto da Terra; introduz conceitos como eclíptico, solstício de inverno/verão e equinócio vernal/autumnal. Quando a antiga cultura grega entra em cena, é introduzido o modelo cosmológico mais antigo – ou melhor, uma estrutura para uma cosmologia como os planetas ainda devem ser colocados dentro dele – o “Universo de Duas Esferas” (um termo cunhado por Kuhn). Ele consiste de uma pequena Terra esférica e estacionária no centro geométrico da grande esfera giratória (com frequência de 24 horas) das estrelas (o Firmamento). Kuhn argumenta que a idéia de que a astronomia pode fornecer um modelo cosmológico é uma das novidades mais significativas e características que herdamos da antiga civilização grega.

Capítulo 2: O Problema dos Planetas

Para os gregos e seus sucessores o Sol e a Lua eram dois dos sete planetas. Kuhn descreve uma imagem rudimentar do universo que permaneceu atual nos livros elementares sobre astronomia e cosmologia até o início do século 17, muito depois da morte de Copérnico. A Terra está no centro da esfera estelar que limita o Universo. De fora para dentro estão as órbitas de Saturno, Júpiter, Marte, Sol, Vênus, Mercúrio e a Lua. O capítulo 2 detalha como em um modelo mais refinado o movimento retrógrado dos planetas é explicado por epiciciclos, pequenos círculos que giram uniformemente em torno de um ponto na circunferência de um segundo, girando uniformemente, o círculo, o deferente. Esta cosmologia helenística culminou no Almagest de Ptolomeu (ca. 150 d.C.), um livro que trata de uma teoria complicada destinada a prever as ocorrências dos planetas no céu. Nas palavras de Kuhn o Almagest de Ptolomeu foi “o tratado matemático sistemático first para dar um relato completo, detalhado e quantitativo de todos os movimentos celestiais”. Geralmente, os movimentos planetários no Almagest são compostos de epiciciclos com centros em deferentes, mas Ptolomeu também introduziu equants. Um equant é um ponto em relação ao qual a rotação do deferente é uniforme, mas o equant é deslocado para fora do centro do deferente, de modo que a rotação do deferente visto do seu centro é não-uniforme. A antipatia de Copérnico por equants e o movimento não-uniforme introduzido por eles foi uma de suas principais motivações para buscar um modelo planetário melhor.

Capítulo 3: O Universo de Duas Esferas no Pensamento Aristotélico

Este capítulo dá um relato da cosmologia aristotélica e da visão do mundo. De acordo com Aristóteles (384-322 AC) e seus sucessores, o universo é finito e limitado pela esfera das estrelas e seu interior é preenchido principalmente com éter. Aristóteles acreditava que a própria noção de vácuo é absurda, espaço e matéria estão inextricavelmente ligados entre si e, portanto, o universo deve ser preenchido com matéria. Os planetas são movidos por conchas esféricas homocêntricas que consistem em éter. (Mais tarde pensou-se que a concha era suficientemente espessa para conter o deferente do planeta e seus epiciciclos). A parte inferior da concha mais interna – a da lua – divide o universo em duas regiões totalmente díspares, cheias de diferentes tipos de matéria e sujeitas a diferentes leis naturais. A região terrestre, sublunar, na qual o homem vive, está cheia dos elementos: fogo, ar, água e terra. É a região da variedade, da mudança, do nascimento, da morte, da geração e da corrupção. O movimento da concha lunar empurra continuamente os quatro elementos e, portanto, eles nunca podem ser observados em sua forma pura. A região celestial, a lua e além, em contraste, é eterna e imutável; ela consiste unicamente do elemento puro, transparente, sem peso e incorruptível éter.

Capítulo 4: Reformulando a Tradição: Aristóteles para os Copérnicos

Capítulo 4 descreve o período entre Ptolomeu e Copérnico. No início deste período, a Europa Ocidental perdeu a maior parte do conhecimento antigo com a queda (476) do Império Romano Ocidental. Os califados islâmicos e, em menor grau, o império bizantino tornaram-se os guardiões e conservadores desse conhecimento. Durante a Idade das Trevas (que durou até cerca de 1000 d.C.) até o facto de a terra ser esférica foi esquecida. No início do século IV, Lactantius ridicularizou o conceito da terra esférica. Em meados do século VI, Kosmas, um monge alexandrino, derivou uma cosmologia cristã da Bíblia. Seu universo foi moldado como o tabernáculo que o Senhor instruiu Moisés a construir. No entanto, como sublinhado por Kuhn, estas cosmologias nunca se tornaram doutrina oficial da Igreja.

Nos séculos XI e XII alguns dos conhecimentos antigos foram redescobertos, a princípio através do Califado de Córdoba, na Espanha. Durante este período foram importadas tabelas astronômicas de Toledo (o centro de aprendizado do Califado de Córdoba) e do Almagest de Ptolomeu e a maioria dos escritos astronômicos e físicos de Aristóteles foram traduzidos do árabe para o latim. Esta foi a época em que nasceu o temor europeu pela “sabedoria antiga” e “O Filósofo” (Aristóteles). Inicialmente, a Igreja Católica considerava a ciência antiga pagã redescoberta, mas os escolásticos como São Tomás de Aquino (1225-1274) conseguiram conciliar o conhecimento aristotélico com a doutrina cristã e sua combinação tornou-se a visão de mundo cristã abrangente.

Neste clima intelectual não haveria espaço para um Copérnico postar um modelo heliocêntrico. Entretanto, como discutido na segunda metade do capítulo, mais tarde, na Idade Média, algumas críticas contra a visão de mundo de Aristóteles foram feitas. Na escola nominalista parisiense Nicole Oresme (d. 1382) rasgou algumas rendas no tecido do pensamento aristotélico. Mas, quaisquer que sejam as objeções hipotéticas que esses críticos escolásticos possam ter levantado à cosmologia aristotélica, em relação à posição central e imobilidade da Terra, à mobilidade e à dimensão finite da esfera estelar, muito mais freqüentemente eles encontraram muito boas razões para refutar suas próprias objeções e concluir que Aristóteles estava certo afinal.

Explorações e viagens renascentistas (a primeira aterragem de Colombo na América foi feita quando Copérnico tinha 19 anos de idade) levantaram novas questões e deram o exemplo para mais inovações. Antigas técnicas computacionais astronômicas revelaram-se falíveis, como claramente trazido à luz pelos erros cumulativos do Calendário Juliano. Descobriu-se o quanto Ptolomeu estava errado como geógrafo. Comparado com o tumulto político associado com as reformas religiosas de Lutero e Calvino, uma inovação em astronomia parecia um evento insignificante. Tudo isso deu mais liberdade de pensamento e preparou um clima intelectual que permitiu a inovação de Copérnico.

Tanto mais aspectos intelectuais da Renascença desempenharam um papel. O humanismo, o movimento aprendiz dominante da época, era antiaristotélico dogmático, e suas críticas facilitavam aos cientistas a romper com as raízes de Aristóteles. Além disso, a visão neoplatônica dos humanistas, com seu gosto estético pela matemática pura, criou a atmosfera que incutiu em Copérnico sua aversão ao movimento não-uniforme dos planetas que Ptolomeu tinha introduzido usando equants.

Capítulo 5: Inovação de Copérnico

Como é bem conhecido, a inovação de Copérnico, descrita em detalhes no capítulo 5, consiste em dois passos. Primeiro, assume-se que a Terra, ainda no centro da esfera estelar, faz uma rotação diurna (24 horas) em torno do seu eixo. Isto explica a aparente rotação diurna do Sol e das estrelas. Uma vez feito o passo de uma Terra em movimento, o passo seguinte, orbitar a Terra ao redor do Sol, é conceitualmente mais fácil. Kuhn explica que estes dois passos (veja o artigo eclíptico para diagramas) não são muito consequentes para a compreensão do aparente movimento diário e anual do Sol. O segundo passo, contudo, a substituição de um sistema geocêntrico por um sistema heliocêntrico, tem consequências de grande alcance para a compreensão do movimento dos planetas. Especialmente o movimento retrógrado dos planetas torna-se um fenômeno mais elegantemente explicado – e, portanto, muito mais fácil de entender. Curiosamente, Kuhn aponta que Copérnico estava ciente do modelo de Aristarco (ca. 310-230 a.C.), que também assumiu que a Terra orbita o Sol. (Deve ser mencionado que Copérnico introduziu um terceiro movimento. Ele assumiu que a direção do eixo da Terra muda durante sua órbita anual, enquanto que na realidade ele faz um ângulo constante com a eclíptica invariável. Portanto, Copérnico teve que introduzir um movimento anual cónico extra para dar ao eixo terrestre a sua direcção constante no espaço.)

Copernicus aderiu o mais próximo possível às ideias clássicas de Ptolemaicus. Ele ainda baseou sua teoria num universo finito limitado pela esfera das estrelas e também acreditava que o movimento dos planetas deve ser composto de círculos perfeitos e que os movimentos são uniformes. Ele considerava sua eliminação de equants (que induzem movimentos não uniformes) como uma de suas mais importantes contribuições para a astronomia matemática. Devido à sua adesão a Ptolomeu, Kuhn afirma que o De Revolutionibus não é um texto revolucionário, mas sim um texto revolucionário. O propósito de Copérnico não era dar ao mundo uma nova cosmologia, mas resolver as falhas técnicas que ele percebeu na astronomia ptolemaica. De acordo com Kuhn, o trabalho de Copérnico consiste em uma astronomia planetária técnica bastante estreita, não de cosmologia ou filosofia.

Do trabalho de Kepler (por volta de 1610) sabe-se que as órbitas planetárias são elípticas ao invés de circulares e por isso não é surpreendente que o modelo simples de Copérnico baseado em órbitas circulares seja apenas qualitativamente correto. Para obter resultados quantitativos, Copérnico foi obrigado a introduzir epiciciclos, embora menos do que Ptolomeu tinha aplicado. Mesmo assim, as previsões de Copérnico sobre as posições planetárias eram tão precisas quanto as de Ptolomeu, não melhores.

Capítulo 6: A Assimilação da Astronomia Copérnica

Astrônomos profissionais foram os primeiros a aceitar o sistema heliocêntrico. Alguns deles aceitaram-no como um modelo computacional e mantiveram-se em silêncio sobre a sua realidade. Por exemplo, Erasmus Reinhold (1511-1553) emitiu em 1551 um novo conjunto completo de tabelas astronômicas (as tabelas Prutênicas nomeadas para o Duque da Prússia) que foram computadas pelos métodos de Copérnico. Mas Reinhold não se declarou a favor do movimento da Terra. Georg Joachim Rheticus (1514-1576) publicou uma defesa do sistema em 1540, mesmo antes do aparecimento do De Revolutionibus. Michael Maestlin (1550-1631), também concordou que a Terra estava circundando o Sol.

No entanto, os líderes religiosos – tanto quanto sabiam – opuseram o novo modelo, pois o viam em flagrante contradição com as Escrituras. A Igreja Católica só se tornou plenamente consciente da doutrina de Copérnico depois que Galileu Galilei começou a propagá-la na Itália depois de 1610 e em 1616 foi colocada no Índice (lista de livros proibidos pela Igreja Católica). Para o público em geral era evidente que a Terra não estava se movendo, e por quase um século depois de Copérnico foi muito difícil convencer alguém de que o resultado do movimento da Terra não seria catastrófico.

Tycho Brahe (1546-1601), o maior astrônomo de olhos nus da história, não seguiu Copérnico, mas desenvolveu seu próprio sistema híbrido (“Tychonic”) que tinha a Terra em repouso no centro de uma esfera estelar rotativa e os planetas orbitando o Sol. O Sol e a Lua orbitavam a Terra, como no sistema Ptolemaic. O colega mais novo de Brahe, Johannes Kepler (1571-1630), foi educado como copernicano pelo seu professor Maestlin e permaneceu assim toda a sua vida. Kepler reviu o sistema de uma forma muito fundamental. Ele descartou todos os epiciciclos e deixou a Terra e outros planetas orbitarem o Sol estacionário em órbitas elípticas. Seu trabalho as Tabelas Rudolphine (1627), derivado de sua nova teoria e baseado nas soberbas observações de Brahe, foi superior a todas as tabelas astronômicas em uso antes. Kepler tinha, como diz Kuhn, resolvido o problema dos planetas.

O Copérnico mais famoso da história, sem dúvida, é Galileu Galilei (1564-1642). Ele foi o primeiro astrônomo a fazer uso do telescópio. O seu trabalho, no entanto, foi principalmente uma operação de mopping-up realizada após a vitória do modelo heliocêntrico estava claramente à vista. Galileu observou na superfície dos vales e montanhas da Lua e viu que o planeta Júpiter tem satélites. Ambos os fatos não provaram nada sobre a validade do modelo copernicano, mas foram de grande impacto psicológico, pois mostraram que os céus não são tão majestosos como sempre se acreditou; eles se assemelham às regiões sublunares do cosmos. Galilei também descobriu as manchas do Sol e viu que o firmamento carregava muito mais estrelas do que se via a olho nu. Um apoio definitivo à teoria de Copérnico foi dado pela descoberta, por Galileu, das fases de Vênus. Pelo telescópio pode-se ver que Vênus é às vezes “nova”, como lua nova, e às vezes “cheia” como lua cheia. Isso só pode acontecer se Vênus circunda o Sol em uma órbita que fica dentro da órbita da Terra, que foi uma das previsões feitas por Copérnico e agora provada de forma convincente por Galileu.

Kuhn descreve como na segunda metade do século XVII todos os astrônomos profissionais se tornaram adeptos do modelo heliocêntrico, não obstante a resistência da igreja católica. O público em geral levou a maior parte do século XVIII para se converter à nova visão do mundo. Embora, já em 1873, um ex-presidente de uma faculdade de professores americana publicou um trabalho condenando Copérnico, Newton e muitos outros astrônomos distintos por divergir da cosmologia bíblica.

Capítulo 7: O Novo Universo

Antes que a nova visão de mundo pudesse ser amplamente aceita, as perguntas tinham que ser respondidas como: Porque é que corpos pesados caem em direcção à superfície da Terra em rotação? A que distância estão as estrelas? O que move os planetas agora que as esferas aristotélicas não estão mais lá para impeli-las? O que mantém os planetas em órbita? Muitas destas perguntas encontram respostas no Principado de Isaac Newton (1687) que descreve um cosmos infinito no qual planetas e estrelas se atraem uns aos outros com uma força proporcional às suas massas. A maioria das histórias da astronomia planetária, portanto, vai de Kepler e Galileu diretamente para Newton. No entanto, Kuhn faz um desvio através do atomismo e da teoria do vórtice de Descartes.

Kuhn começa o capítulo 7 com o tornar plausível que, uma vez que a esfera estelar perdeu o seu papel como principal motor das esferas planetárias (os “céus” da cosmologia aristotélica), o passo conceptual para um universo infinito sem limites não é muito grande. Kuhn relata que já em 1576 o copernicano inglês Thomas Digges introduziu a idéia de um universo infinito em uma paráfrase simples do De Revolutionibus.

Remarcando que o copernicanismo e o atomismo parecem à primeira vista doutrinas totalmente não relacionadas, Kuhn prossegue explicando que os atomistas precisavam de um vazio infinito para que seus corpúsculos se movessem. Quando se supõe que o copernicanismo implica um universo infinito, as duas doutrinas não são tão desrelacionadas quanto parecem. O filósofo natural mais influente da primeira metade do século XVII, Descartes, acreditava que todas as forças eram transmitidas por colisões com corpúsculos. Ele deu a primeira afirmação clara da lei do movimento inercial: um corpúsculo em movimento continuará a se mover à mesma velocidade em linha reta, a menos que colida com outra partícula. Descartes acreditava que por colisões os corpúsculos se organizam em vastas circulações (“vórtices”), e que esses vórtices carregam os planetas ao redor do Sol. Descartes removeu explicitamente da filosofia natural a dicotomia entre leis celestiais e terrestres que tinha sido introduzida por Aristóteles dois mil anos antes.

Em 1666, muito influenciado por Descartes, Robert Hooke formulou uma teoria para o movimento planetário que foi baseada na inércia e na equivalência das leis celestiais e terrestres. Um planeta em movimento deveria viajar uniformemente em linha reta, escreveu ele, mas como sabemos que sua órbita circunda o Sol, deve haver uma força atrativa operando entre o Sol e o planeta. Embora ele pensasse que a força dessa força cairia com o aumento da distância entre o Sol e o planeta, ele não sabia como gerar uma elipse de Kepler a partir dela. Esse trabalho foi deixado para Newton. Newton provou ao mesmo tempo que uma partícula de ponto descreve uma elipse quando um corpo imóvel a atrai com uma força inversamente proporcional à distância. O corpo pesado está em um dos dois focos da elipse. No entanto, a Terra não é uma partícula pontiaguda. Em 1685 Newton provou que todos os corpúsculos da Terra podem ser tratados como se estivessem localizados no centro da Terra. Finalmente, as leis de Kepler foram explicadas como a atração inata entre os corpúsculos fundamentais que constituem os planetas e as estrelas. Dois anos mais tarde os Princípios Matemáticos da Filosofia Natural de Newton apareceram e a revolução copernicana foi concluída.

Notas

1. Excepto que “paradigma” aparece no prefácio (p. ix) e na p. 222, em ambos os lugares no seu significado convencional.
2. N. M. Swerdlow, An Essay on Thomas Kuhn’s First Scientific Revolution, The Copernican Revolution, Proceedings of the American Philosophical Society, vol 148, pp. 64-120 (2004)
3. Kuhn soletra Coelestium como Caelestium, que é a grafia latina mais comum. No entanto, as fronteiras originais dão a Ceulestium.
4. Swerdlow loc. cit. discorda que o Humanismo neoplatônico era pertinente à motivação de Copérnico.
5. Kuhn confia na opinião dos líderes protestantes do século XVI, Lutero, Melanchthon e Calvin sobre o trabalho de A. D. White: A History of the Warfare of Science with Theology in Christendom, Appleton, New York, (1896). O. Gingerich (2004), loc. cit., deu razões pelas quais a obra de White pode não ser completamente confiável neste ponto.
6. Kuhn não menciona que o livro foi admitido quatro anos depois, mas com uma lista de corrigendas adicionada. As correções todas se referiam à realidade, ao contrário da conveniência computacional, do modelo.