Isaac Newton foi o maior matemático inglês de sua geração

Isaac Newton (1643-1727). Fonte: BBC

Isaac Newton foi o maior matemático inglês de sua geração. Ele lançou as bases para o cálculo diferencial e integral. Seu trabalho em ótica e gravitação o torna um dos maiores cientistas que o mundo já conheceu.

A vida de Isaac Newton pode ser dividida em três períodos bem distintos. O primeiro são os dias de sua infância de 1643 até sua nomeação para uma cadeira em 1669. O segundo período de 1669 a 1687 foi o período altamente produtivo em que ele foi professor Lucasiano em Cambridge. O terceiro período (quase tão longo quanto os outros dois combinados) viu Newton como um funcionário do governo muito bem pago em Londres, com pouco interesse adicional em pesquisa matemática.

Isaac Newton nasceu na mansão de Woolsthorpe, perto de Grantham em Lincolnshire. Embora pelo calendário em uso na época de seu nascimento ele tenha nascido no dia de Natal de 1642, fornecemos a data de 4 de janeiro de 1643 nesta biografia, que é a data “corrigida” do calendário gregoriano, alinhando-a com nosso calendário atual. (O calendário gregoriano não foi adotado na Inglaterra até 1752.)

O objetivo de Newton em Cambridge era se formar em direito. O ensino em Cambridge foi dominado pela filosofia de Aristóteles, mas alguma liberdade de estudo foi permitida no terceiro ano do curso. Newton estudou a filosofia de Descartes, Gassendi, Hobbes e, em particular, Boyle. A mecânica da astronomia copernicana de Galileu o atraiu e ele também estudou a Óptica de Kepler. Ele registrou seus pensamentos em um livro que intitulou Quaestiones Quaedam Philosophicae. É um relato fascinante de como as ideias de Newton já estavam se formando por volta de 1664. Ele encabeçou o texto com uma declaração em latim que significa “Platão é meu amigo, Aristóteles é meu amigo, mas meu melhor amigo é a verdade”, mostrando-se um pensador livre desde cedo.

Como Newton foi apresentado aos textos matemáticos mais avançados de sua época é um pouco menos claro. De acordo com de Moivre, o interesse de Newton pela matemática começou no outono de 1663, quando ele comprou um livro de astrologia em uma feira em Cambridge e descobriu que não conseguia entender a matemática nele. Tentando ler um livro de trigonometria, ele descobriu que não tinha conhecimento de geometria e então decidiu ler a edição de Barrow de Elementos de Euclides.

Seria fácil pensar que o talento de Newton começou a emergir com a chegada de Barrow à cátedra Lucasiana em Cambridge em 1663, quando ele se tornou um Fellow no Trinity College. Certamente a data coincide com o início dos estudos matemáticos profundos de Newton. No entanto, parece que a data de 1663 é apenas uma coincidência e que foi apenas alguns anos depois que Barrow reconheceu o gênio matemático entre seus alunos.

Apesar de algumas evidências de que seu progresso não tinha sido particularmente bom, Newton foi eleito acadêmico em 28 de abril de 1664 e recebeu seu diploma de bacharel em abril de 1665. Parece que seu gênio científico ainda não havia surgido, mas isso aconteceu repentinamente quando a peste fechou a universidade no verão de 1665 e teve que voltar para Lincolnshire. Lá, em um período de menos de dois anos, enquanto Newton ainda tinha menos de 25 anos, ele deu início a avanços revolucionários em matemática, óptica, física e astronomia.

Enquanto Newton permaneceu em casa, ele lançou as bases para o cálculo diferencial e integral, vários anos antes de sua descoberta independente por Leibniz. O “método das fluxões”, como ele o denominou, baseava-se em seu insight crucial de que a integração de uma função é meramente o procedimento inverso para diferenciá-la. Tomando a diferenciação como a operação básica, Newton produziu métodos analíticos simples que unificaram muitas técnicas separadas previamente desenvolvidas para resolver problemas aparentemente não relacionados, como encontrar áreas, tangentes, comprimentos de curvas e máximos e mínimos de funções. O De Methodis Serierum et Fluxionum de Newton foi escrito em 1671, mas Newton não conseguiu publicá-lo e não apareceu na impressão até que John Colson produziu uma tradução para o inglês em 1736.

Quando a Universidade de Cambridge foi reaberta após a peste em 1667, Newton apresentou-se como candidato a uma bolsa. Em outubro, ele foi eleito para uma bolsa menor no Trinity College, mas, depois de receber seu mestrado, foi eleito para uma bolsa maior em julho de 1668, o que lhe permitiu jantar na mesa de bolsistas. Em julho de 1669, Barrow tentou garantir que as realizações matemáticas de Newton se tornassem conhecidas do mundo.

O primeiro trabalho de Newton como Professor Lucasiano foi em óptica e este foi o tema de seu primeiro curso de palestras iniciado em janeiro de 1670. Ele havia chegado à conclusão durante os dois anos de praga de que a luz branca não é uma entidade simples. Todos os cientistas desde Aristóteles acreditavam que a luz branca era uma entidade única e básica, mas a aberração cromática nas lentes de um telescópio convenceu Newton do contrário. Quando ele passou um fino feixe de luz solar através de um prisma de vidro, Newton notou o espectro de cores que se formou.

Ele argumentou que a luz branca é realmente uma mistura de muitos tipos diferentes de raios que são refratados em ângulos ligeiramente diferentes, e que cada tipo diferente de raio produz uma cor espectral diferente. Newton foi levado por esse raciocínio à conclusão errônea de que telescópios usando lentes refratárias sempre sofreriam aberração cromática. Ele, portanto, propôs e construiu um telescópio refletor.

Em 1672, Newton foi eleito membro da Royal Society após doar um telescópio refletor. Também em 1672, Newton publicou seu primeiro artigo científico sobre luz e cor em Philosophical Transactions of the Royal Society. O artigo foi geralmente bem recebido, mas Hooke e Huygens objetaram à tentativa de Newton de provar, apenas por meio de experimentos, que a luz consiste no movimento de pequenas partículas em vez de ondas. A recepção que sua publicação recebeu não fez nada para melhorar a atitude de Newton em tornar seus resultados conhecidos pelo mundo. Ele sempre foi puxado em duas direções, havia algo em sua natureza que queria fama e reconhecimento, mas o outro lado dele temia as críticas e a maneira mais fácil de evitar ser criticado era não publicar nada. Certamente, pode-se dizer que sua reação às críticas foi irracional, e certamente seu objetivo de humilhar Hooke em público por causa de suas opiniões foi anormal. No entanto, talvez por causa da já alta reputação de Newton, sua teoria corpuscular reinou até que a teoria das ondas foi revivida no século XIX.

As relações de Newton com Hooke se deterioraram ainda mais quando, em 1675, Hooke afirmou que Newton havia roubado alguns de seus resultados óticos. Embora os dois homens tenham feito as pazes com uma troca de cartas educadas, Newton se voltou contra si mesmo e se afastou da Royal Society, que associava a Hooke como um de seus líderes. Ele atrasou a publicação de um relato completo de suas pesquisas ópticas até depois da morte de Hooke em 1703. A óptica de Newton apareceu em 1704. Tratava da teoria da luz e da cor e

investigações das cores de folhas finas

‘Anéis de Newton’ e

difração de luz.

Para explicar algumas de suas observações, ele teve que usar uma teoria ondulatória da luz em conjunto com sua teoria corpuscular.

Outra discussão, desta vez com os jesuítas ingleses em Liège sobre sua teoria da cor, levou a uma violenta troca de cartas; então, em 1678, Newton parece ter sofrido um colapso nervoso. Sua mãe morreu no ano seguinte e ele se retraiu ainda mais em sua concha, misturando-se o menos possível com as pessoas por vários anos.

A maior conquista de Newton foi seu trabalho em física e mecânica celeste, que culminou na teoria da gravitação universal. Em 1666, Newton tinha as primeiras versões de suas três leis do movimento. Ele também descobriu a lei que dá a força centrífuga em um corpo que se move uniformemente em um caminho circular. No entanto, ele não tinha uma compreensão correta da mecânica do movimento circular.

A ideia original de Newton de 1666 era imaginar que a gravidade da Terra influenciava a Lua, contrabalançando sua força centrífuga. De sua lei da força centrífuga e da terceira lei de Kepler do movimento planetário, Newton deduziu a lei do inverso do quadrado.

Em 1679, Newton correspondeu a Hooke, que havia escrito a Newton afirmando: –

… que a Atração está sempre em proporção duplicada à Distância do Centro e reciprocamente …

Esta descoberta mostrou o significado físico da segunda lei de Kepler.

O Principia é reconhecido como o maior livro científico já escrito. Newton analisou o movimento dos corpos em meios resistentes e não resistentes sob a ação de forças centrípetas. Os resultados foram aplicados a corpos orbitais, projéteis, pêndulos e queda livre perto da Terra. Ele demonstrou ainda que os planetas foram atraídos em direção ao Sol por uma força que varia como o inverso do quadrado da distância e generalizou que todos os corpos celestes se atraem mutuamente.

Outras generalizações levaram Newton à lei da gravitação universal: –

… toda matéria atrai todas as outras matérias com uma força proporcional ao produto de suas massas e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre elas.

Newton explicou uma ampla gama de fenômenos anteriormente não relacionados: as órbitas excêntricas dos cometas, as marés e suas variações, a precessão do eixo da Terra e o movimento da Lua perturbado pela gravidade do Sol. Este trabalho tornou Newton um líder internacional em pesquisa científica. Os cientistas continentais certamente não aceitaram a ideia de ação à distância e continuaram a acreditar na teoria do vórtice de Descartes, onde as forças atuam por meio do contato. No entanto, isso não impediu a admiração universal pela experiência técnica de Newton.

Depois de sofrer um segundo colapso nervoso em 1693, Newton se aposentou das pesquisas. As razões para esse colapso foram discutidas por seus biógrafos e muitas teorias foram propostas: envenenamento químico como resultado de seus experimentos alquímicos; frustração com suas pesquisas; o fim de uma amizade pessoal com Fatio de Duillier, um matemático suíço residente em Londres; e problemas resultantes de suas crenças religiosas. O próprio Newton culpou a falta de sono, mas isso quase certamente era um sintoma da doença, e não sua causa. Parece haver poucos motivos para supor que a doença fosse outra coisa senão depressão, uma doença mental da qual ele deve ter sofrido durante a maior parte de sua vida, talvez agravada por alguns dos eventos que acabamos de listar.

Newton decidiu deixar Cambridge para assumir um cargo governamental em Londres, tornando-se Diretor da Casa da Moeda Real em 1696 e Mestre em 1699. No entanto, ele não renunciou aos seus cargos em Cambridge até 1701. Como Mestre da Casa da Moeda, adicionando a renda de suas propriedades, vemos que Newton se tornou um homem muito rico. Para muitas pessoas, uma posição como Mestre da Casa da Moeda teria sido tratada simplesmente como uma recompensa por suas realizações científicas. Newton não o tratou como tal e deu uma forte contribuição para o trabalho da Casa da Moeda. Ele liderou o difícil período de recuo e foi particularmente ativo em medidas para prevenir a falsificação de moedas.

Em 1703 ele foi eleito presidente da Royal Society e foi reeleito a cada ano até sua morte. Ele foi nomeado cavaleiro em 1705 pela Rainha Anne, o primeiro cientista a ser homenageado por seu trabalho. No entanto, a última parte de sua vida não foi fácil, dominada em muitos aspectos com a polêmica com Leibniz sobre qual deles havia inventado o cálculo.

Dada a raiva que Newton havia demonstrado ao longo de sua vida ao ser criticado, não é surpreendente que ele tenha assumido um temperamento irracional dirigido contra Leibniz. Talvez tudo o que valha a pena relatar aqui seja como Newton usou sua posição como presidente da Royal Society. Nessa função, ele nomeou um comitê “imparcial” para decidir se ele ou Leibniz foi o inventor do cálculo. Ele escreveu o relatório oficial do comitê (embora é claro que não apareceu em seu nome), que foi publicado pela Royal Society, e então escreveu uma revisão (novamente anonimamente) que apareceu em Philosophical Transactions of the Royal Society.

O assistente de Newton, Whiston, viu sua raiva em primeira mão. Ele escreveu:-

Newton tinha o temperamento mais medroso, cauteloso e desconfiado que já conheci.

REFERÊNCIAS

Traduzido literalmente de: https://mathshistory.st-andrews.ac.uk/Biographies/Newton/. Acesso em: 03 jan. 2022.

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