Desde a antiguidade, à medida que mais e mais substâncias e suas respectivas propriedades se tornam conhecidas, a humanidade coleta informações a respeito da matéria e se pergunta o motivo de tamanha diversidade observada na natureza. Chama a atenção de uns curiosos fatos como:
¬ o mercúrio...
... ser o único metal líquido à temperatura ambiente;
¬ a água...
... ser mais densa em seu estado líquido que em seu estado sólido e conhecida por ser um solvente universal...
... assim como atuar como isolante térmico no estado sólido;
¬ o sal de cozinha...
... ser solúvel em água, quebradiço em seu estado sólido, ambas as características diferentes das propriedades de metais como o ferro ou o bronze...
... mas capazes de conduzir eletricidade quando líquidos ou dissolvidos em água, como os metais fazem.
¬ o gás carbônico (dióxido de carbono) ...
... ser incolor como muitos outros gases, não o vemos em outros estados físicos na natureza. Diferente do gás oxigênio, não dá suporte à vida. É pelo excesso dele em nosso sangue que inspiramos mesmo contra nossa vontade.
Os primeiros modelos elaborados sobre a constituição da matéria surgiram ainda na antiguidade. Alguns dos filósofos chamados hoje de pré-socráticos, foram os pioneiros na elaboração de hipóteses para explicar a natureza do mundo e nossas relações com ele com base na racionalidade. Sem apelar para relatos míticos.
E o que seria um relato mítico?
Perséfone (ilustração moderna)
Segundo a mitologia grega, Perséfone, a deusa grega, era filha de Zeus e Deméter, a deusa da colheita e da fertilidade. Hades, o deus do submundo, chegou a pedir a mão de Perséfone em casamento para sua mãe, Deméter, que negou. Hades se recusou a aceitar o não como resposta e a raptou a enquanto ela brincava com seus amigos em um vale. Deméter ficou com muita raiva, tanto que decidiu tirar umas férias das suas obrigações como deusa da colheita e fertilidade, o que trouxe severas consequências. A terra começou a secar, as colheitas falharam, as plantas perderam a fecundidade, os animais morreram por falta de comida e a fome se espalhou.
ipê rosa florido
O resultado foi uma miséria incalculável. Para colocar fim no caso, Zeus determinou que sua filha, agora cunhada, ficaria meio ano com Hades e meio ano com a mãe no Olimpo. Assim, Perséfone se tornou esposa de Hades e Rainha do Submundo. Desse mito surgiram as estações do ano.
No canal de YouTube chamado “Guilherme Analisa” tem mais detalhes e uma excelente dramatização. O título do vídeo é “Hades e Perséfone”.
Um dos principais problemas que ocupava a mente desses pensadores era: se a natureza podia ser pensada como um único ser, sempre idêntica a si mesma, como explicar que nela as coisas se transformam? Isto é, estão em movimento, nascem e morrem. Eles se indagavam se a natureza teria uma ordem que pudesse ser conhecida ou alguma base imutável ou ainda um princípio que fosse a origem de todas as coisas.
Esses pensadores pertenciam a três escolas pré-socráticas que se relacionam com a corrente atomista: a escola de Mileto, a escola Eleática e a escola Pitagórica. A escola de Mileto propunha que em sua essência a Natureza pode ser reduzida a um único princípio material; seja ele a água para Tales, o infinito ou apeíron para Anaximandro ou o ar, para Anaxímenes. Eles são classificados como substancialistas, pois acreditavam em uma substância primordial.
Tales de Mileto e o elemento primordial.
Conta a lenda que Tales chegou à sua teoria, de que o mundo se desenvolvera a partir de um único elemento ─ a água, após ter encontrado alguns fósseis de conchas marinhas muito acima do nível do oceano na época. Porém, Tales também deve ter visto a névoa se elevando para se transformar em nuvem e observado a chuva caindo das nuvens. Podemos dizer que a ideia científica de elemento surgiu com Tales.
Assim, na busca de compreender a natureza, o filósofo grego Tales de Mileto procurou, entre outras questões, uma resposta à pergunta que havia sido feita há muito tempo: de que é constituída a matéria? Para ele, a água era a causa material de toda a natureza. Assim o entendimento da natureza estava relacionado a um único princípio formador: a água. Água esta que seria o elemento primordial. Também chamado de arqué fundador, a matéria básica para a formação dos demais materiais.
Para quem presta atenção aos detalhes, este é o mesmo Tales do “Teorema de Tales”. Também é atribuída a ele a descoberta de que todo diâmetro divide um círculo em duas partes iguais ou que os ângulos da base dos triângulos isósceles são iguais.
Tales de Mileto (624 a 546 aec)
Por creditarem à matéria um só elemento, a escola de Mileto caracteriza-se pelo monismo. Para Anaxímenes o mundo estava cercado de ar, que ficava mais comprimido quanto mais se aproximava do centro. Quando comprimido se transformava em água, que mais comprimida virava pedra, isto é, alterações quantitativas de um mesmo princípio. Heráclito vai além propondo que a mutação é o princípio de todas as coisas (tudo que existe muda e nada permanece) e o fogo é o princípio fundamental constituinte do mundo. Um fogo primordial que produz todas as coisas e as coloca em movimento eterno e não deve ser confundido com o fogo ou com a sensação de quente.
Parmênides (530 a 460 aec) e escola Eleática.
A escola Eleática propunha que a mudança é mera ilusão sensorial. Parmênides, um dos seus principais representantes, negava o movimento e criticou duramente Heráclito por estabelecer sua filosofia com base nos sentidos e nas sensações que nos apresentam as coisas no fluxo constante. Segundo Parmênides, a verdadeira filosofia não pode se basear na experiência do mundo sensível e só pode ser atingida pelo pensamento e esse só pensa o que é estável, permanente e idêntico a si mesmo.
Para Xenófanes de Cólofon (570 a 475 aec), frequentemente considerado como o fundador da escola Eleática, a terra é a substância primordial. De acordo com outras fontes, Xenófanes teria adotado duas substâncias primordiais: a terra e a água, exatamente como Parmênides com a terra e o fogo.
Empédocles (495 a 430 aec) será o primeiro a postular que os quatro elementos água, fogo, terra e ar seriam os primordiais e não se decomporiam. Essa noção de pluralidade libertava o mundo das garras da unidade e foi particularmente interessante do ponto de vista químico: o elemento terra é sólido, o elemento água é líquido e o elemento ar é um gás. Essa divisão corresponde a uma divisão prática das substâncias em diferentes tipos.
Cabe ainda citar Anaxágoras, para quem há em cada coisa uma pequena parte de todas as outras coisas, como “sementes”, que ele denominava omoiomeres. Nessa visão eleática, há algo estático, onipresente e imutável na matéria. Empédocles e Anaxágoras são ditos pluri-substancialistas.
Parmênides (530 a 460 aec), busto descoberto em escavação em 1966.
Leucipo de Mileto e o atomismo.
Leucipo nasceu em Mileto e, em algum momento de sua jornada pelo mundo, se mudou para Abdera. Onde fundou a escola de Abdera, que o tornou conhecido por Leucipo de Abdera e sua principal doutrina foi o atomismo. O atomismo pregava a existência do mundo como um grande sistema cósmico. Como doutrina, representa a última tentativa de se dar uma resposta ao problema do princípio (a arché) de todas as coisas, e aos problemas propostos pelo Eleatismo.
Leucipo (entre 500 e 450 aec), pintura de Luca Giordano, 1562.
Demócrito de Abdera e o átomo.
Segundo os testemunhos de Aristóteles, a filosofia de Leucipo contém todas as ideias fundamentais que configuram o atomismo. Sua obra se confunde muito com a de Demócrito. Eles imaginaram que haveria um limite de divisão para a matéria. Isso significa que, se eu dividir um grão de areia pela metade, dividir ao meio uma das metades e assim por diante, chegarei a um objeto tão pequeno que não será mais passível de sofrer esse tipo de divisão.
Veja a tirinha abaixo:
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| Imagem retirada deste link. |
E de onde esta ideia surgiu? Do acaso? Meio que sim. Observando um raio de sol que penetrou numa fresta de um recinto escuro, Demócrito viu partículas de poeira num movimento de turbilhão, levando-o à ideia de que os átomos (os indivisíveis da matéria) se comportariam da mesma maneira, colidindo aleatoriamente, alguns se aglomerando, outros se dispersando, outros ainda nunca se juntando com outro átomo.
Cunhou-se daí o termo átomo. Onde A é um prefixo de negação e TOMO significa divisão, pois vem do grego. Logo, átomo é aquele que não pode ser dividido.
Observe a imagem abaixo com capas do livro “O Conde de Monte Cristo”, de Alexandre Dumas. Dividido em três volumes. Ao invés da palavra volume, usaram a palavra tomo. O mesmo acontece com livros em castelhano (espanhol).
Existem dois elementos principais para a formação de toda a matéria: o átomo e o vazio. Com a seguinte justificativa, segundo Aristóteles, o movimento pressupõe o vazio no qual a matéria se desloca, mas se a matéria se dividisse em partes sempre menores infinitamente no vazio, ela não teria consistência, nada poderia se formar porque nada poderia surgir da diluição sempre cada vez mais infinitamente profunda da matéria no vazio. Daí concluiu que, para explicar a existência do mundo tal como o conhecemos, a divisão da matéria não pode ser infinita, isto é, que há um limite indivisível, o átomo.
Os átomos são, portanto, partículas indivisíveis, individuais, invariáveis, eternas e em perpétuo movimento, que diferem apenas pela forma, tamanho e disposição.
Sendo os corpos diferentes combinações de átomos conferindo-lhes sabores, cores e cheiros. Corpos do mesmo material com diferentes quantidades da mesma propriedade, como temperatura ou cor, estão preenchidos por quantidades de átomos (correspondentes àquela propriedade) diferentes.
A própria fluidez dos líquidos e gases e o estado sólido da matéria seriam resultado das formas dos átomos. Átomos de ferro seriam capazes de se prender uns aos outros muito mais fortemente que átomos de água. Estes, por sua vez, seriam mais fortes em se prender uns aos outros que os de ar.
Segundo Michel Onfray, em “Contra-História da Filosofia volume um”, alguns átomos se unem por suas características (às vezes, as formas dos átomos coincidentemente se encaixam tão bem como peças de quebra-cabeça) e muitos outros se chocam sem formar nada (porque as formas não se encaixam ou se encaixam fracamente). Dessa maneira, alguns conjuntos de átomos que se aglomeram tomam consistência e formam todas as coisas que conhecemos, que depois se dissolvem no mesmo movimento turbilhonar dos átomos do qual surgiram.
A consistência dos aglomerados de átomos que faz com que algo pareça sólido, líquido, gasoso ou anímico ("estado de espírito") seria então determinada pelo formato e arranjo dos átomos envolvidos. Desse modo, os átomos de aço possuem um formato que se assemelha a ganchos, que os prendem solidamente entre si; os átomos de água são lisos e escorregadios; os átomos de sal, como demonstra o seu gosto, são ásperos e pontudos; os átomos de ar são pequenos e pouco ligados, penetrando todos os outros materiais; e os átomos da alma e do fogo são esféricos e muito delicados.
Acima temos a imagem de um velcro vista ao microscópio. São ganchos presos a alguns fios. Mas quando forçados, se afastam. Assim seriam os átomos de algumas substâncias, dependendo do estado físico.
E não é só isto. Fenômenos físicos e químicos também são explicados pelo atomismo. O ato de rasgar uma folha de papel hoje, ou um tecido, naquele período, consistiria de separar os átomos constituintes daquele material. Lenha em combustão seriam átomos de fogo expulsando parte dos átomos do combustível, alterando a composição atômica do material, transformando-o, assim, em cinzas e gases.
Em resumo, o mundo de Demócrito é composto de montes de matéria em um mar de vazio total e nada mais existe. Todos os átomos estão em perpétuo movimento no vazio. As substâncias diferem entre si porque seus átomos diferem, seja na forma, seja no modo como são arranjados. A proximidade entre átomos origina um material mais denso e rígido, ao passo que uma maior distância entre estes, um material mais macio e maleável.
Demócrito de Abdera (460 a 370 aec)
A quantidade de fenômenos que a teoria atômica poderia explicar ia desde a formação do universo à morte, do nascimento dos (infinitos) mundos ao nascimento dos seres animados, das nossas percepções dos sentidos à formação do pensamento. De acordo com a moderna crítica de Nietzsche:
“De todos os sistemas antigos, o de Demócrito é o mais lógico: pressupõe a mais estrita necessidade presente em toda parte. Não há interrupção brusca nem intervenção estranha no curso natural das coisas. Só então o pensamento se liberta de toda concepção antropomórfica do mito e tem-se enfim, uma hipótese cientificamente utilizável: o materialismo.”
Aristóteles e a crítica ao atomismo.
Enquanto Platão, seu mestre, acreditava na existência de átomos dotados de formas geométricas diversas, mas em uma doutrina diferente do atomismo, Aristóteles negava a existência das partículas e considerava que o espaço estava cheio de continuum, um material divisível ao infinito. Esta ideia é clara oposição a Leucipo e Demócrito.
Aristóteles imaginou a divisão infinita da matéria. Ideia que negava a existência dos átomos. Também era contra a ideia do vazio sobre o qual os átomos se movimentavam. Sem contar que ele não admitia a possibilidade de os fenômenos macroscópicos serem apenas nossa percepção do que acontece aos átomos. Era do entendimento dele que o mundo microscópico era uma espécie de versão em miniatura do macroscópico.
Outra situação é ade que os átomos tendem a deslocar-se em linha reta para a terra, eles cairiam como a chuva (em dia sem vento) verticalmente em linhas paralelas. Logo não colidiriam entre si e, portanto o movimento caótico, citado por Leucipo e Demócrito, não aconteceria.
Busto de Aristóteles (384 a 322 aec) em mármore. Cópia de um original em bronze.
Epicuro e o retorno do Atomismo.
O trabalho de Demócrito foi atacado por diversas razões. Teólogos e metafísicos acumularam sobre seu nome as acusações pertinentes ao materialismo. É o primeiro a excluir todo elemento mítico e, por esse ponto de vista, é considerado um “racionalista” precursor, sendo o primeiro filósofo grego a explicar de maneira coerente diversos fenômenos sem apelar para a intervenção de divindades.
Após ter sido negado por Aristóteles, o atomismo voltou à tona temporariamente com Epicuro. Ele aperfeiçoou a teoria filosófica de Leucipo e Demócrito assumindo-a por inteiro, mas acrescentando novas propriedades aos átomos.
Segundo Epicuro, os corpos são de duas espécies: os átomos, eternos e imutáveis; e os agregados, mais ou menos resistentes, mas destinados a se decompor. O caráter indestrutível dos átomos deriva de sua solidez, isto é, da ausência de vazio em seu interior. Mas isto exalta sua sensibilidade extrema aos choques e, consequentemente, à eternidade de seu movimento, mesmo daqueles que se encontram no interior dos agregados.
Epicuro formulou os seguintes princípios:
1 ─ Nada nasce do nada.
2 ─ O Universo sempre foi o mesmo que é agora e será o mesmo por toda eternidade.
3 ─ O Universo está constituído de corpos e de vazio.
4 ─ Entre os corpos, há os que são compostos e outros dos quais os compostos são constituídos.
5 – O Universo é infinito.
6 ─ O Universo é ainda infinito quanto à quantidade de corpos e à extensão do vazio.
7 ─ Os átomos movem-se continuamente desde sempre
8 ─ Os átomos têm necessariamente a mesma velocidade quando, ao se deslocar através do vazio, não encontram nenhum obstáculo.
9 ─ O movimento é linear no espaço, vibratório nos compostos.
10 ─ Os átomos são capazes de desviar-se ligeiramente em qualquer ponto do espaço ou do tempo.
11 ─ E deve-se supor-se que os átomos não possuem nenhuma qualidade dos fenômenos, exceto forma, peso e grandeza (tamanho).
12 ─ Quanto à diversidade das formas (dos átomos), seu número não é absolutamente infinito, mas somente indefinido.
Os oito primeiros tópicos são o resumo do trabalho de Demócrito. O décimo é uma tentativa de refutar uma crítica de Aristóteles. O nono se parece e muito com a descrição moderna dos gases e dos átomos dentro de suas moléculas. A décima segunda é uma negação da proposta de Demócrito.
Epicuro (341 a 270 aec), busto em mármore.
Lucrécio, Galeno, Gassendi e Descartes.
Tito Lucrécio Caro (94 a 50 aec) nasceu quase duzentos anos após a morte de Epicuro. Passou por diversos assuntos como a matéria, o espaço, a vida, a mente, a sensação, a cosmologia, a sociologia, a meteorologia e a geologia. Todo fenômeno foi finalmente reduzido à subjacente suposição atômica que o poeta buscou em filósofos anteriores.
Ao mesmo tempo em que a filosofia Aristotélica eclipsou a importância dos atomistas, preservou o trabalho destes através das discussões sobre os trabalhos de Aristóteles. Um exemplo logo no primeiro século depois de Cristo, foi o médico Galeno (129-216) que escreveu sobre os atomistas gregos, especialmente Epicuro, em seus comentários sobre Aristóteles.
De acordo com o historiador do atomismo Joshua Gregory, não havia nenhum trabalho sério sobre o atomismo desde a época de Galeno até os filósofos franceses Gassendi (1592–1655) e Descartes (1596-1650), ressuscitarem o tema no século XVI.
Onde esta turma estava?
Outra dificuldade que as pessoas têm é a de localizar os nomes dos filósofos, não apenas no tempo, mas também no espaço.
Acima nós temos os filósofos e as cidades às quais eles ligaram seus nomes. A seguir, os nomes dados aos seus grupos.
Por exemplo, Mileto era localizada na Jônia, por isso Tales de Mileto e seus pares eram chamados de Jônios. Abdera pertenceu à Trácia. E assim por diante.
Abaixo segue uma linha temporal que ajuda a identificar alguns deles.
Considerações finais
Chamo a atenção para aquilo que, nós professores de química, chamamos de modelos atômicos. Na verdade, não passa de uma breve história de como o ser humano mudou, com o passar do tempo, sua forma de compreender a matéria, a natureza e o próprio universo.
Ao todo, a nível de ensino médio, quatro pessoas se destacam entre aqueles que buscaram desvendar os segredos desse "controverso" personagem: Dalton, Thomson, Rutherford e Bohr. Outros tentaram, uns não conseguiram e alguns são complexos demais para este nível. Mas tentarei citar alguns deles.
A seguir, veremos como cada um deles contribuiu para a compreensão atual a respeito do átomo.
Referências
Precisei tirar muitas coisas de materiais de filosofia. Seguem os principais.
Dissertação de mestrado sobre o tema. Muito bom para quem quer se aprofundar. Leitura obrigatória para estudantes de química.
Texto bacana e com muita informação direta sobre a cronologia em poucas linhas (páginas).
Esta e as páginas de wikipédia dedicadas a cada um dos autores citados.
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