História da Ciência A passagem do mito à filosofia e à ciência: a origem do universo (2) Livro básico: Martins, R. M. O universo: teorias sobre sua origem e evolução. São Paulo: Editora Moderna, 1994. http://www.ifi.unicamp.br/~ghtc/Universo/ A Física de Aristóteles Objetivo: visão geral sobre aspectos da física aristotélica Duração: 2 aulas Atividades: leitura de trechos do “Sobre os céus”, discussão e aula expositiva Bibliografia: • MARTINS, R. M. O universo: teorias sobre sua origem e evolução. São Paulo: Editora Moderna, 1994. • SOUZA CRUZ, F. F. de. O conceito de força no pensamento grego. Caderno Catarinense de Ensino de Física, 2(1): 16-24, 1985. • Trechos do “Sobre os céus” traduzidos pelo Prof. Martins 1000 a. C 0 1000 d. C 1600 d. C 1800 d. C XX XXI V a IV a.C – Atomistas, Platão, Aristóteles Ciência Filosofia Religião Mitos cosmogônicos Ciência e filosofia gregas Cristianismo, Islã Geometria e Astronomia Medicina Anatomia MQ, TR Ciência Moderna Linha do tempo (a.C.) Século IV a.C. Século III a.C. Século II a.C. Aristóteles (384-322) Aristarchos (aprox. 310-230) Arquimedes (287-212) Eratosthenes (aprox. 275-195) Hipparchos (séc. II a.C.) Século I a.C. Século I d.C. Ptolemaios (séc. II d.C.) O universo de Aristóteles Obra em que Aristóteles apresenta sua teoria sobre o universo: “Sobre os céus” [De caelo] Aristóteles contemplando um busto de Homero de Rembrandt van Rijn (1653) O universo de Aristóteles racional (pensável) sujeito a mudanças, mas compreensível as transformações obedecem a causas (regulares) finito um infinito real é impensável esférico perfeito observa-se que o céu parece redondo O universo de Aristóteles pleno (sem espaços vazios) – o espaço vazio é impensável (contraria a razão) – não se observam espaços vazios esfera cheia de matéria, sem nada fora (nem espaço) • espaço = “topos” contorno, delimitação, recipiente Aristóteles: movimentos Movimentos podem ser naturais ou violentos (= não naturais) • Natural = aquilo que tem uma causa própria interna Exemplo: crescimento de plantas e de animais • Não natural = causas externas Aristóteles: movimentos Vemos que a matéria se move naturalmente (sem causas externas) as pedras caem, o fogo sobe [“as coisas caem por causa da gravidade” “gravidade” é apenas um nome, não uma causa] Os corpos pesados (graves) caem, os corpos leves sobem movimentos naturais (causas internas) Aristóteles: movimentos Movimentos naturais dependem da natureza dos corpos e dos lugares Cada corpo tem um único movimento natural Pode ter movimento não natural contrário ao movimento natural exige causa externa • movimento de uma pedra para cima é violento Aristóteles: movimentos Movimentos simples retilíneos ou circulares • reta e círculo são as únicas linhas simples Substâncias simples devem ter movimentos naturais simples Aristóteles: movimentos Universo é esférico Movimentos simples que podem existir no universo: retilíneo (radial) circular (em torno do centro) Aristóteles: movimentos Movimentos radiais obedecem à simetria da situação Seria impensável um movimento natural retilíneo oblíquo [quebra de simetria] Na física clássica posterior (Newtoniana) duas partículas podem se atrair ou repelir, mas não produzir forças laterais (por simetria) Aristóteles: movimentos Movimentos retilíneos simples em um universo esférico: para o centro do universo para longe do centro do universo Corpos simples devem ter movimentos naturais simples Aristóteles: movimentos Vemos corpos que se movem naturalmente em linha reta água e terra caem ar e fogo sobem Esses devem ser movimentos radiais, para o centro do universo ou para fora do centro do universo [seria incompreensível se esses movimentos naturais fossem dirigidos para um outro ponto] Aristóteles: movimentos Identificando os movimentos naturais teóricos com os movimentos observados: água e terra caem = movem-se radialmente para o centro do universo ar e fogo sobem = movem-se radialmente afastando-se do centro do universo Aristóteles: movimentos A Terra (o nosso mundo) está no centro do universo todos os corpos pesados caem para o centro do universo todos os corpos pesados caem perpendicularmente à superfície da Terra o centro da Terra e o centro do Universo coincidem Aristóteles: movimentos Os corpos pesados caem para o centro do universo e pressionam de todos os lados igualmente, e isso é a causa da posição e da esfericidade da Terra Se a Terra fosse deslocada do centro do Universo, ela se moveria para lá [nessa visão, a Terra não atrai os corpos] Aristóteles: Universo Estrutura da parte central do universo: Terra, constituída por terra e água (corpos pesados) Cercada por uma camada de ar e por outra de fogo (corpos leves) Aristóteles: Universo Além de movimentos naturais retos, podem existir movimentos naturais circulares nenhum dos 4 elementos pode ter um movimento circular natural um corpo que tenha movimento circular natural não poderia ser constituído pelos 4 elementos Aristóteles: Terra A Terra não pode ter um movimento circular se ela tivesse movimento circular, esse seria um movimento violento teria que ter causa externa vemos que a Terra não gira experimento de jogar uma pedra para cima Aristóteles: Terra 463 m/s Se jogarmos uma pedra para cima, ela cai no mesmo lugar de onde foi lançada. Se a Terra girasse, o chão se deslocaria enquanto a pedra estivesse no ar, e ela não atingiria o mesmo ponto do chão ao cair. Ela cai no mesmo ponto, portanto a Terra não gira. Aristóteles: movimentos Vemos que existem corpos que se movem circularmente os corpos celestes esse movimento é sempre o mesmo (imutável) se fosse movimento violento, iria diminuindo com o tempo portanto, é um movimento natural Aristóteles: elementos Os corpos celestes não podem ser formados por nenhum dos 4 elementos, pois têm movimento circular natural cada corpo simples tem um único movimento natural terra e água para baixo, ar e fogo para cima Aristóteles: elementos Os 4 elementos formam pares de opostos, e incluem todas as possibilidades de substâncias quentes/frias, úmidas/secas • • • • Água = fria e úmida Terra = fria e seca Ar = quente e úmido Fogo = quente e seco Aristóteles: elementos • Deve existir um outro tipo de corpo simples, que gira naturalmente em torno do centro do universo • Esse tipo de matéria não é caracterizado pelas qualidades quente/frio, úmido/seco Aristóteles: elementos Esse corpo não tem opostos imutável, indestrutível Observação: de acordo com todos os registros disponíveis na época, os céus nunca se alteraram Corpos celestes são feitos de um 5° elemento = “éter” Aristóteles: elementos • Nome: “éter” era associado antes de Aristóteles ao céu azul visível durante o dia • Aristóteles dá nova interpretação à palavra “aither”, derivado do fato de que ele “sempre corre” (aithein) por um tempo infinito Aristóteles: elementos Parte superior do universo: não contém nenhum dos 4 elementos totalmente cheia (de éter) movimento circular em torno do centro como Terra está no centro, gira em torno da Terra Aristóteles: elementos A partir da Lua em diante, o universo é constituído por éter Aristóteles: universo Lua, Sol, estrelas, planetas feitos de éter, girando em torno do centro do universo [Averróis astros são condensações do éter] Aristóteles: universo Calor do Sol não é devido ao fogo e sim ao movimento vemos que a fricção produz calor [ponto problemático da teoria de Aristóteles: o Sol não está perto dos elementos sublunares, que são os que podem ser frios ou quentes] Aristóteles: universo Universo supra-lunar (da Lua em diante) perfeito, imutável, constituído por éter em rotação Aristóteles: universo Universo sub-lunar (abaixo da Lua) imperfeito, em contínua mudança, constituído pelos 4 elementos Aristóteles: universo As leis que regem o mundo sublunar são diferentes das leis do mundo celeste • tipos de elementos diferentes • tipos de movimentos naturais diferentes Aristóteles: universo Os movimentos celestes produzem alterações de calor e frio, secura e umidade, que causam ciclos de transformações no mundo sublunar [5 séculos depois, Ptolomeu adaptou a cosmologia de Aristóteles de modo a fornecer uma base para a astrologia no seu “Tetrabiblos”] Aristóteles: universo Aristóteles propôs uma visão sobre a estrutura e a dinâmica do universo (cosmologia) Tinha interesse na “física”, não na “matemática” dos céus Adotou o sistema de Eudoxos, porque era consistente com sua física celeste