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Postagem do blog: Ex LIbris Universum

Condições Iniciais Episódio 9: O Inesperado Herói da Luz

MAURA: Estamos começando este episódio de forma um pouco diferente esta semana. Normalmente começamos cada episódio com um mergulho na Biblioteca e Arquivos Niels Bohr, mas hoje tenho o privilégio de começar este episódio no Observatório Allegheny em Pittsburgh, Pensilvânia. Estamos em uma sala circular com teto abobadado feito de madeira, e há uma fenda que deixa entrar um pouco de luz. No centro da sala há um telescópio de 16 polegadas, o Keeler Memorial Telescope. E em vez da nossa guia turística habitual, Allison, estou com Lou Coban. LOU COBAN: Sou o responsável do Observatório Allegheny da Universidade de Pittsburgh. MAURA: E você pode nos contar um pouco sobre onde estamos? LOU COBAN: Certo. Então, estamos dentro da cúpula do Telescópio Refletor Memorial Keeler. O espaço aqui é realmente curioso, porque aqui tínhamos um telescópio antigo e era muito, muito grande ao mesmo tempo. Agora temos um telescópio mais moderno que é muito, muito menor. Esta é uma cúpula feita para um telescópio muito grande, e agora temos um telescópio pequeno dentro desta enorme cúpula. A cúpula é basicamente uma espécie de cobertura para o telescópio para que não se molhe quando chove ou algo assim, e o protege do vento. O telescópio é fixado no chão, mas a cúpula gira. Isso tudo, é meio divertido. Muitas vezes, quando temos alunos aqui, e movemos a cúpula, uma vez que as paredes estão girando, muitas vezes isso deixa as pessoas – faz com que as pessoas se sintam mal, com vertigem, ou algo assim, e você tem que dizer às pessoas para fecharem os olhos se sentirem enjoo. MAURA: Você tem razão. Isso é engraçado. E você mencionou que às vezes tem alunos aqui da Universidade de Pittsburgh. Os telescópios do Observatório Allegheny são usados para pesquisa. LOU COBAN: Sim. Portanto, temos um grupo aqui na Universidade de Pittsburgh chamado STEPUP Group, which stands for Survey of Transiting Extrasolar Planets at the University of Pittsburgh, (NDT - consiste em uma equipe de estudantes de graduação sob a orientação de um professor que detecta exoplanetas usando o telescópio Keeler de 16 polegadas do observatório Allegheny). E esse grupo usa este telescópio para encontrar trânsito astronômico, que são movimentos executados por planetas ao passarem na frente……do seu “Sol”. E então o que ele faz é causar uma leve queda de luz quando o planeta bloqueia a luz da estrela. É muito pequeno. É cerca de 1 por cento, talvez cerca de 0,1 por cento. Mas isso é bem visível. MAURA: E o telescópio, Keller, recebeu o nome de um ex- diretor do Observatório Allegheny. LOU COBAN: Sim. Então Keller foi o segundo diretor do Observatório Allegheny, e acredito que ele começou provavelmente por volta de 1890, e acho que partiu para o Observatório Lick no final do século XIX. MAURA: E quais foram algumas de suas principais contribuições para o observatório? LOU COBAN: Na verdade, ele fez uma observação muito boa - um conjunto de observações com o telescópio de 13 polegadas no antigo observatório. Trata-se de um velho telescópio refrator de 13 polegadas. E usou esse telescópio para descobrir que os anéis de Saturno são feitos de pequenas partículas. Naqueles tempos, todos pensavam que se podia sair da nave espacial e andar na superfície dos anéis. Pensavam que eles eram sólidos. Mas o que ele fez foi usar espetroscopia para observar o plano do anel e descobriu que a borda interna do anel gira muito, muito mais depressa do que a borda externa. Isso significa que os anéis estão basicamente girando diferencialmente, o que significa que eles estão seguindo as leis de movimento planetário de Kepler, significando que eles são feitos de pequenas partículas. MAURA: Se fossem sólidos, os anéis externos estariam se movendo mais rapidamente do que os anéis internos, exatamente como um disco em um aparelho de som. Mas Lou, você faz mais do que apenas administrar o observatório. Às vezes você realiza passeios pelo observatório. LOU COBAN: Sim. Por isso, promovemos passeios nas quintas e sextas-feiras à noite no prédio, e os passeios são sempre gratuitos. E a razão pela qual, como disse John Brashear há muito tempo, o Observatório Allegheny permanecerá para sempre livre para o povo. E assim, até hoje ainda podemos oferecer passeios gratuitos. MAURA: E embora hoje seja um domingo, posso fazer um desses passeios? LOU COBAN: Claro, por 50 dólares. [risos] MAURA: [risos] Tudo bem. Então vamos continuar nosso passeio. Vamos descer uma espécie de escada meio bamba. LOU COBAN: Na verdade, essa é uma área do prédio que o público não tem acesso. Então, se você vier em um dos passeios de fato, [risos] infelizmente você não veria essa área do prédio. Apenas os alunos conseguem ver esta parte do lugar. MAURA: E podcast de história da física. LOU COBAN: Sim. [risos] exatamente. MAURA: Estamos descendo esta escada de mármore para uma espécie de átrio. LOU COBAN: Na verdade, é chamado de Rotunda, ou como um dos antigos zeladores costumava chamá-lo, Rotundrum. Eu não tenho ideia do porquê. MAURA: Então dentro está este lindo vitral brilhante. LOU COBAN: Ok. Então, essa figura que vemos no vitral é Urânia, a musa grega da astronomia. E há muitos elementos simbológicos dentro da janela. Por exemplo, ela está segurando em sua mão uma espécie de esfera, que representa a esfera celestial. Há também as Plêiades e os aglomerados de Híades acima de sua mão que ela levantou para o céu. Temos a lâmpada do conhecimento também na janela, e a Acrópole ao fundo. E o mais interessante, temos uma espécie de arco-íris na parte inferior da janela. E isso representa a luz dividida em suas cores componentes. E assim, uma das grandes coisas que eles estavam fazendo na virada do século – e uma das grandes descobertas – era descobrir de que as estrelas eram compostas pelo seu espectro. Assim, os espectros que eles estavam recebendo das estrelas lhes davam uma ideia do que as estrelas são feitas. E então isso foi uma grande coisa, e é para isso que o arco-íris existe. MAURA: Normalmente é aqui que eu diria: “Da Biblioteca e Arquivos Niels Bohr do Instituto Americano de Física, este é o “Condições Iniciais”, um podcast de história da física. Mas não estamos na Biblioteca e Arquivos Niels Bohr do Instituto Americano de Física. Então, em vez disso, diremos - LOU COBAN: Do Observatório Allegheny em Pittsburgh, Pensilvânia, este é “Condições Iniciais”, um podcast de história da física. MAURA: Acertou precisamente. Todos os problemas de física começam com um conjunto de condições iniciais que fornecem o contexto para que a física aconteça. Da mesma forma, em "Condições Iniciais", fornecemos o contexto em que as descobertas físicas acontecem. Sou a apresentadora, Maura Shapiro, e Justin juntar-se-á a nós um pouco mais tarde no episódio. Esta semana, o tema do nosso episódio está olhando-me diretamente nos olhos. Lou, não há propriamente um elefante na sala, mas há uma estátua gigante. LOU COBAN: Sim. Esta é a estátua de John Brashear, que era uma espécie de santo padroeiro do novo Observatório de Allegheny. Portanto, o observatório original foi construído em 1860, mas a nova instalação foi inaugurada em 1900. E John Brashear foi a pessoa responsável por obter grande parte do financiamento para criar e construir o novo Observatório Allegheny. MAURA: E Brashear foi importante mais do que apenas criar o Observatório Allegheny. Suas lentes transformaram nossa compreensão da luz. Devo admitir que um episódio de “Initial Conditions”, um podcast de história da física, não seria o mesmo sem meu intrépido coapresentador, Dr. Justin Shapiro. JUSTIN: Bom dia Maura. Ouvi dizer que hoje você tem uma história que lhe é muito próxima e querida. E quero dizer que é próximo e querido do meu coração e onde cresci, porque se passa em Pittsburgh, Pensilvânia, uma joia subestimada: “a Paris dos Apalaches”. MAURA: Como é conhecida, “a Paris dos Apalaches”. Então, basicamente, desde que começamos este projeto, o podcast, tenho vontade de contar essa história, porque, como você mencionou, chega perto de casa e sou conhecida por chorar ao contar essa história. Então eu tenho meus lenços. Se eu chorar, apenas tenha paciência comigo. Mas sem mais delongas, vamos falar sobre o inesperado herói da luz. JUSTIN: Quais são as nossas “Condições Iniciais” para hoje, Maura? MAURA: Nossa primeira condição inicial são as equações de Maxwell e o avanço na compreensão da eletricidade e do magnetismo no século XIX. Nossa segunda “condição inicial” é a industrialização em Pittsburgh, Pensilvânia, que a transformou na “cidade do aço” como é conhecida hoje. E nossa terceira “condição inicial” é o domínio europeu em astronomia e óptica. JUSTIN: Todas essas parecem condições iniciais bem diferentes, e estou animado para ver como elas se encaixam. MAURA: E estou animada para falar sobre isso. Então vamos começar com a luz. A luz é superlegal. Quer dizer, nós tomamos isso como certo, mas é realmente a chave para tudo. Usando a luz de estrelas distantes, podemos conhecer a composição atmosférica dos planetas que orbitam essa estrela. Podemos determinar o quão rápido o planeta está viajando e talvez até o quão perto ele está de sua estrela. Mas a luz é legal por muitos outros motivos e, até recentemente, com a detecção de ondas gravitacionais, tudo o que sabíamos sobre o espaço e o universo vinha como informação codificada em luz e detectada por telescópios. Hoje vou contar uma história sobre como nossa compreensão da luz mudou no século 19 e o papel surpreendente que um observatório do outro lado do rio de Pittsburgh desempenhou em nossa compreensão da luz. JUSTIN: E eu estarei interessado em saber como Pittsburgh – que era uma cidade muito enfumaçada no final do século 19 – desempenhou um papel nesta história. E entendo que talvez você se interesse pelo assunto por outro motivo. MAURA: Sim. Isso é verdade. O observatório em questão é o Observatório Allegheny, onde fiz minha pesquisa de graduação. Como estudante de física, ir ao Observatório Allegheny parecia superimportante. Está situado no topo desta colina em um grande parque e tem o ar real de um templo de astronomia. A entrada é emoldurada por colunas jônicas e, no topo do edifício, há três enormes cúpulas salientes que abrigam os telescópios. E lá dentro, há um corredor glamoroso e cheio de ecos e uma bela biblioteca de vários andares com imagens de grandes astrônomos cuidando de você enquanto você trabalha. Há um pequeno átrio com um vitral brilhante e uma estátua em tamanho real de John Brashear. JUSTIN: Parece um lugar muito legal para fazer pesquisas. Mas ainda estou perdendo o elo entre o Observatório Allegheny e nossa compreensão da luz. MAURA: Justo. Portanto, este episódio é apenas uma viagem nostálgica para mim, então me interrompa se eu ficar muito sentimental e esquecer do que estamos falando. Mas vamos começar com a questão básica que está no ponto focal – isso é um trocadilho astronômico – do nosso episódio: o que é a luz? JUSTIN: Espera, você quer que eu responda? MAURA: É. JUSTIN: Ufa. OK. Bem, de cabeça, existe essa coisa chamada espectro eletromagnético que abrange todos os tipos diferentes de energias radiantes, incluindo ondas de rádio com frequências de onda muito baixas, micro-ondas com frequências mais altas, raios X com frequências mais altas e raios gama o mais alto. Cada tipo de energia radiante tem uma capacidade diferente de penetrar em diferentes materiais, e é por isso que os raios X podem atravessar a pele, mas ricochetear nos ossos. A luz é a porção visível do espectro eletromagnético para os seres humanos. Diferentes comprimentos de onda de luz, todos contidos em arco-íris, refletem em diferentes objetos e são recebidos por nossos olhos. As plantas, por exemplo, parecem verdes porque a clorofila reflete a luz verde. Ah, e também, a luz visível viaja a uma velocidade constante no vácuo, o “c” de “E=mc2.” MAURA: Ótimo. E para nossos propósitos, a luz é apenas todo o espectro eletromagnético. Mas nem sempre soubemos que a luz era assim. Para simplificar, vamos começar explicando como Newton entendia a luz. Chamaremos isso de “compreensão clássica da luz”. E ele pensou - e muitas pessoas concordaram com ele centenas de anos depois - que a luz era composta de pequenas partículas que disparavam diretamente de uma fonte de luz para seus globos oculares, viajando através de um “meio” a uma velocidade infinita, o que significaria que ela atinge seu destino instantaneamente. Agora, outros estudiosos islâmicos acreditavam que a luz viajava a uma velocidade finita, mas de qualquer forma, o “meio” sempre estava implícito. JUSTIN: E por “meio” você não quer dizer, tipo, a meio caminho entre grande e pequeno. É mais como um “meio” como uma substância, como algo para passar. MAURA: Certo. Exatamente. E esse “meio” de luz é uma substância que não podíamos ver, mas de alguma forma permeou todos os lugares onde a luz precisava estar. E o nome desse “meio” é “o éter luminífero”. E direi isso o máximo possível, porque é divertido dizer. Tente. JUSTIN: “Éter Luminífero.” Também me lembro que conversamos sobre isso no episódio 5, e tenho a sensação de que você vai desenvolver isso. MAURA: Sim, e falaremos sobre isso um pouco mais tarde. Mas avançando em nossa história do estudo da luz, as pessoas perceberam que a luz estava, de fato, viajando a uma velocidade finita, e houve algum esforço para entender o quão rápido a luz viaja. Alerta de spoiler: é bem rápido. Então Galileu propôs um experimento que envolvia lanternas brilhantes em colinas distantes, mas não era muito importante ter uma medida precisa da velocidade da luz. E tudo bem, porque a tecnologia necessária para medi-lo simplesmente não existia na época do Galileo. Mas com o passar do tempo, os físicos que estudam a luz começaram a perceber que ela não estava se comportando como esperado. Comportou-se às vezes como uma partícula e, outras vezes, como uma onda. Thomas Young realizou o famoso “experimento de fenda dupla” em 1801, que demonstrou o comportamento ondulatório da luz. JUSTIN: Thomas Young era uma pessoa interessante. Ele também era egiptólogo e linguista, e talvez tenha sido a primeira pessoa a traduzir a Pedra de Roseta. MAURA: É. Ele era um homem de muitos talentos e não era a única pessoa interessada na forma de luz. Fora do experimento da dupla fenda, a luz também se comportou como uma partícula. Naturalmente, os físicos ficaram intrigados com o comportamento confuso da luz. Ainda assim, a luz como uma onda tornou o éter luminífero ainda mais lógico, porque as ondas são literalmente definidas como uma perturbação em um meio. JUSTINO: Certo. Você mencionou alguns episódios atrás que a maneira como os cientistas entendiam as ondas no início do século 19 era que elas exigiam um meio. Então, dizer que a luz viajou no vácuo não fazia sentido. Seria como dizer que um barco pode flutuar sem água. MAURA: Exatamente. O éter luminífero simplesmente fazia sentido. Então, voltaremos ao éter daqui a pouco, porque quero continuar percorrendo nossa história de luz. Também nessa época, os cientistas estão olhando para o espectro da luz, que você pode ver quando a luz brilha através de um prisma. E diferentes comprimentos de onda de luz se separam. Este é um campo chamado “espectroscopia”. JUSTIN: Os cientistas pensavam que a luz era apenas o espectro visível, porque durante a maior parte da história do que sabemos sobre a luz, não descobrimos a luz não visível ou não percebemos que fazia parte do mesmo fenômeno. MAURA: Exatamente. Mas, na segunda metade do século 19, entendemos que, ao estudar o espectro de luz proveniente de uma estrela, você pode deduzir os elementos que compõem essa estrela. Ao combinar o assunto da astronomia e os métodos de espectroscopia, você obtém um novo campo: a astrofísica. Onde a astronomia se preocupava principalmente em encontrar e rastrear as órbitas de objetos celestes, a astrofísica se concentrava em analisar a luz proveniente desses objetos celestes para aprender mais sobre eles. E é aí que o Observatório Allegheny entra em ação. Samuel P. Langley, o primeiro verdadeiro diretor do Observatório Allegheny, também foi um dos primeiros a adotar a astrofísica. JUSTIN: Você disse “o primeiro diretor verdadeiro”. Presumo que isso signifique que existia de alguma outra forma antes de Samuel Langley. MAURA: Certo. Flashback para Pittsburgh de 1850. Era uma cidade industrial liderada por esses ricos industriais que controlavam as ferrovias e as siderúrgicas. E eles se reúnem e formam o Allegheny Astronomy Club, e decidem construir um telescópio, mas não qualquer telescópio. Eles queriam comprar o maior telescópio possível. Assim, o Allegheny Astronomy Club adquire esse gigante - na época - telescópio e constrói um observatório. Mas a Guerra Civil irrompe e a maioria das atenções desses industriais se volta para outro lugar, e o clube não funciona mais. Suas despesas são altas demais para pagar, e eles o vendem para a Western University of Pennsylvania, que é a precursora da University of Pittsburgh, que é a escola que frequentei. William Thaw era um magnata ferroviário e um dos membros fundadores do Allegheny Astronomy Club. Ele ainda estava realmente interessado no observatório, porque queria que fosse mais do que apenas um hobby para pessoas ricas. Ele queria que fosse uma instituição de pesquisa e aberta ao público para aprendizado. Lembre- se de que o Observatório Allegheny tinha um dos maiores telescópios do mundo e simplesmente seria desperdiçado. JUSTIN: Então, neste momento, o Observatório Allegheny faz parte da Western University of Pennsylvania, e eles contrataram Samuel Langley para ser o diretor. MAURA: Certo. Langley nasceu em 1834 e, mesmo quando criança, se destacou em matemática e astronomia. Tornou-se assistente no observatório de Harvard e começou a se destacar como astrônomo. E ele foi um salva-vidas para o observatório. Ele rapidamente encontrou um esquema para financiar o observatório, essencialmente configurando o como o precursor do tempo padrão. Um tempo padronizado era crucial para os sistemas ferroviários, que contavam com um tempo preciso para evitar acidentes ferroviários. As companhias ferroviárias pagaram ao Observatório Allegheny pelo acesso ao seu tempo. Mas Langley estava mais interessado em estudar o Sol, e especificamente em analisar a luz do Sol, que como acabamos de falar, é astrofísica. E ele foi, de fato, um dos primeiros escritores de um livro de astrofísica, chamado The New Astronomy em 1887. E ele era realmente uma pessoa superinteressante por vários motivos. Suas observações solares foram um grande negócio e o impulsionaram para a prestigiosa posição de secretário da Smithsonian Institution. Mas ele também era obcecado por máquinas voadoras e passou a última parte de sua carreira profissional pesquisando como fazer as coisas voarem. E ele teve bastante sucesso até uma falha extremamente embaraçosa que ocorreu apenas alguns dias antes de os irmãos Wright voarem com sucesso em seu avião. Ele nunca se recuperou da humilhação. JUSTINO: Ok. Isso é muito interessante. Lembro-me de você uma vez dizendo que aprendeu sobre Langley at the Air and Space Museum antes mesmo de ir para Pitt. Mas estou um pouco confuso sobre como tudo isso se encaixa na história da luz e do éter luminífero. MAURA: Sim, isso é justo. Realmente, a história que estou ansiosa para contar é sobre um homem: John Brashear. Na verdade, ele costumava ser conhecido como "Tio John". Sua autobiografia se chama Um homem que amava as estrelas, e isso é realmente quem ele era - “A Man Who Loved the Stars” e queria que todos pudessem vê-las do jeito que ele podia. Ele nasceu em 24 de novembro de 1840 e cresceu em uma família pobre fora de Pittsburgh. Desde tenra idade, seu avô nutriu nele o amor pela astronomia. Juntos, eles liam livros sobre o assunto e ficavam deitados do lado de fora à noite, até bem tarde para uma criança, apenas olhando para o céu. E seu amor pelo céu foi cimentado quando seu avô o levou para ver Saturno através de um telescópio. Ele imediatamente se apaixonou pelo planeta e seus anéis notáveis. JUSTIN: Imagino que Brashear vendo os anéis de Saturno pela primeira vez deve ter sido uma experiência muito profunda. MAURA: É. Isso o colocou completamente em sua trajetória. Mas o amor pelas estrelas não foi a única coisa que herdou do avô. Seu avô também era um mecânico talentoso, e Brashear também se tornou um. Ele seguiu brevemente uma carreira como ministro antes de se mudar para Pittsburgh para trabalhar nas siderúrgicas. Ele foi rapidamente promovido por sua habilidade como engenheiro, apesar de ter pouco mais do que o ensino fundamental. Ele continuou envolvido em assuntos religiosos e sempre foi muito espiritual. Embora ele sempre estivesse muito envolvido na igreja, podemos supor que uma bela professora da Escola Dominical pode ter sido um motivo oculto para sua participação. O nome dela era Phoebe Stewart, e os dois se apaixonaram rapidamente. Eles se casaram em segredo e se tornaram parceiros em todos os sentidos da palavra. JUSTIN: O que você quer dizer com isso? MAURA: Eles eram os melhores amigos e compartilhavam tudo. Eles complementavam os talentos um do outro e eram completamente dedicados um ao outro. Ele credita todas as suas realizações a ela, e você verá o papel realmente influente dela em sua vida em breve. JUSTINO: Ok. Então Brashear está trabalhando em uma siderúrgica e se casa com o amor de sua vida. Estou muito feliz por ele, mas ainda não tenho certeza do que isso tem a ver com a luz. MAURA: Ok. Sim. Então eles estão casados e felizes, mas o dinheiro está bem apertado. Mas os dois amam o céu noturno, e Brashear queria vê-lo através de um telescópio como fazia quando criança. Mas eles não podiam pagar um. Por ser mecânico, ele decidiu que poderia fazer um sozinho. Ele converteu o galpão no quintal em sua oficina e, todos os dias depois do trabalho, ele e Phoebe trabalhavam juntos na pequena oficina até depois da meia-noite. Ele estudou livros didáticos, até aprendeu alemão sozinho, para poder ler os melhores textos do mundo. E depois de dois anos de trabalho exaustivo, a lente estava polida e perfeita. Ele a segura contra a luz, e ela escorrega por entre seus dedos e se estilhaça. Quero dizer, é absolutamente devastador. Ele colocou tanto tempo e energia e, francamente, amor e esperança, neste pedaço de vidro, e ele se quebrou. Mas Phoebe o encorajou a tentar novamente - fazer isso para que pudessem ver as estrelas. Então, novamente, por dois anos, eles pularam o sono e criaram outra lente perfeita de 5 polegadas. Ele reúne coragem para escrever para Samuel Langley, o diretor do Observatório Allegheny, que ele sabia ser um astrônomo altamente respeitado, e perguntou se poderia mostrar-lhe as lentes. Langley alegremente o convida para visitar o observatório. Então Brashear envolve este pedaço de vidro perfeito em uma bandana e sobe a Observatory Hill. Quando chega ao topo, fica super nervoso e mostra as lentes a Langley. Langley à inspeciona e reconhece imediatamente o potencial de Brashear. Então ele empresta a ele livros de óptica de sua própria coleção e encoraja Brashear a fazer um espelho refletor para um telescópio refletor. Os refletores são muito mais baratos de fazer, porque o vidro não precisa ser perfeito, então você pode fazer uma lente muito maior. JUSTIN: Imagino que na segunda vez seja melhor. MAURA: Não exatamente, mas ainda assim tem um final feliz, juro. Brashear instala o telescópio em sua casa com as lentes de 5 polegadas que já fez, e toda a vizinhança vai até seu telescópio para ver o céu como nunca o tinha visto antes. Ele começa a fazer sua próxima lente, embora neste ponto as pessoas - e muitas vezes crianças - estejam vagando por sua loja para fazer perguntas, que ele sempre respondeu pacientemente. E desta vez, John Brashear obtém vidro suficiente para dois espelhos de 12 polegadas. Mais uma vez, todos os dias depois do trabalho na siderúrgica, ele vai à sua oficina, que Phoebe arranja para ele, e dá polimento a essa lente. Uma vez que esteja perfeito e polido, ele deve revesti-lo de prata, que é como são feitos os espelhos refletores. E há várias maneiras diferentes de revestir uma lente com prata, mas ele escolheu o método mais simples e popular, e a lente se partiu em duas. Ele escreveu: “A lente se partiu em duas, porém meu coração estilhaçou-se”. JUSTIN: Acho que ele tentou de novo. MAURA: É. Depois de um dia de luto, ele se lembrou dessa voz telepática de Phoebe, dizendo: “Chorar sobre vidro quebrado não vai consertar tudo”. Então ele volta para casa após o trabalho, e volta a oficina para fazer tudo de novo. Desta vez, ele consulta vários livros didáticos diferentes. Ele escreve para diferentes autores e desenvolve seu próprio método de pratear um espelho, que é mais fácil do que outros métodos. Ele teve sucesso e escreveu para diferentes revistas oferecendo uma explicação para seu método. Acabou por se tornar o método padrão para revestir um espelho feito de vidro, e foi chamado "o método Brashear". JUSTIN: Então o que ele fez com essa lente? MAURA: Novamente, ele caminha até o observatório para mostrar Langley, mas quando ele chega, Langley estava conversando com outra pessoa. Ele acenou e apresentou William Thaw, o benfeitor do observatório. Langley havia falado bastante sobre Brashear com Thaw, e Thaw se ofereceu para patrocinar a fabricação de lentes de Brashear. JUSTIN: Brashear ainda trabalhava em tempo integral nas siderúrgicas, certo? Portanto, a fabricação de lentes ainda era um hobby para ele. MAURA: É. E Brashear coloca um anúncio no jornal de seus serviços de fabricação de telescópios, mas no típico estilo humilde de Brashear, o anúncio era mais como um pedido de desculpas. Ele é basicamente como, "Eu sinto muito. Você não precisa comprar uma lente de mim. Aqui está passo a passo como você pode fazer um telescópio sozinho. Mas se você realmente não quiser fazer isso, pode comprá-lo de mim”. E as encomendas chegaram voando. Depois de um colapso nervoso por excesso de trabalho, Brashear finalmente largou o emprego na siderúrgica porque é ajudado financeiramente pelo marido de sua filha, e trabalha em tempo integral na fabricação de lentes. Thaw complementa sua renda, porque Brashear se recusou a cobrar o suficiente para cobrir os materiais de seus telescópios. E Thaw também construiu uma oficina para ele ao lado do observatório. Ele fez instrumentos personalizados para apoiar a inovadora pesquisa solar de Samuel Langley, JUSTIN: Então Brashear ajudou a descobrir essa luz invisível que antes era desconhecida. MAURA: Certo. E isso não é tudo, e acho que isso será de particular interesse para você, Justin. Este dispositivo mediu com precisão a absorção atmosférica de bandas específicas de radiação infravermelha, que inspirou a pesquisa de mudança climática de Svante Arrhenius. JUSTINO: Sim. Arrhenius conhecia a radiação infravermelha, que tem uma frequência ligeiramente inferior à da luz visível. Podemos sentir isso como calor, e meus gatos podem realmente ver um pouco disso o que, é claro, foi o que interessou Arrhenius. Não os gatos, mas a radiação infravermelha. MAURA: E a atmosfera absorvendo isso. À medida que as lentes de Brashear cresciam em popularidade, ele recebeu uma comissão que o catapultou para a fama internacional. Mas antes de entrar nisso, quero falar um pouco mais sobre quem ele era. Então Brashear está crescendo em fama e notoriedade, e agora ele é amigo de todos esses ricos industriais de Pittsburgh, mas ele sempre foi um homem do povo. Mesmo que ele esteja recebendo grandes encomendas, qualquer um pode visitá-lo na oficina, e Phoebe cozinharia para eles. Ele adorava crianças e constantemente tinha um bando delas correndo em sua oficina e misteriosamente evitando que elas se machucassem. JUSTIN: Ao contrário de Guy e Leslie Callendar, sobre quem falamos junto com Arrhenius no episódio 2. MAURA: Brashear só queria que a astronomia fosse o mais acessível possível, então ele dava palestras em igrejas e templos de todas as seitas, e em escolas, totalmente de graça. Ele até visitou a prisão no condado de Allegheny para garantir que os presos pudessem ver o céu noturno através de seus telescópios. Digo tudo isso agora porque mesmo depois de se tornar um dos fabricantes de lentes mais importantes do mundo, ele continuou assim, dedicado a tornar as estrelas, o céu noturno que ele tanto amava, acessíveis. JUSTINO: Ok. Eu tenho que te perguntar novamente. Você continua insistindo em dizer que ele vai fazer algo grande. O que o tornou internacionalmente famoso? MAURA: Sim. OK. Tem certeza de que não quer continuar falando sobre a grande pessoa que ele era? Porque eu poderia. [risos] JUSTIN: Oh, eu sei que você continuará a falar sobre a grande pessoa que ele era, e eu sei que você pode. Lembro-me de quando você estava lendo uma de suas biografias. Quase a cada hora, você enviava para Allison e para mim outro fato via Slack sobre como ele era maravilhoso e gentil. Foi muito comovente. MAURA: É. Então, vamos descer para a ótica. Depois de produzir esta bela lente para o Observatório Lick, ele foi contratado para corrigir uma grade de difração para Henry Rowland, que era um físico muito proeminente na Universidade Johns Hopkins em Baltimore. Grades de difração eram notoriamente difíceis de se fazer. Suas lentes são gravadas com linhas paralelas que dividem a luz em seus diferentes comprimentos de onda e precisam ser superprecisas. Para obter a escala, Brashear e sua equipe precisavam polir mil linhas paralelas por polegada (NDT - 1 polegada = 2,54 cm). Então, se você olhar para o seu dedo polegar, imagine que naquela distância, deve caber mil linhas paralelas. E esta foi uma experiência angustiante. Isso foi realmente difícil para Brashear e sua equipe cada vez maior. Mas eles fizeram e enviaram para Rowland, que o mediu contra uma grade que ele tinha feito pelo melhor fabricante do mundo. Mas Rowland descobriu que a lente de Brashear tinha um erro significativo. JUSTIN: A lente de Brashear não estava boa? MAURA: Não exatamente. Felizmente, Langley estava visitando Rowland e sugeriu que talvez não fosse a grade de Brashear que estava errada, mas aquela com a qual ele a mediu. E Langley estava certo. A grade de Brashear era efetivamente a melhor do mundo. Enquanto outras empresas faziam grades de alguns centímetros, Brashear e sua equipe faziam grades de alguns centímetros, com maior precisão. JUSTIN: Então agora todo mundo que importa sabe o nome dele. MAURA: É. Se você está fazendo um espectroscópio, especialmente nos EUA, mas também no exterior, você com certeza gostaria que fosse um feito pelo Brashear. O pequeno e velho Brashear, que simplesmente amava o céu e queria que todos também o amassem, agora está produzindo a melhor material optico do mundo e também - para grande consternação de William Thaw, que o patrocina - Brashear não está realmente cobrando muito por essas lentes. JUSTIN: E por causa de seu trabalho com espectrógrafos e lentes para Langley, os físicos podiam ter uma imagem muito mais clara dos diferentes comprimentos de onda da luz, o que é significativo por si só. Mas estou realmente curioso para saber como o “éter luminífero” atua em seu trabalho. MAURA: É. Bem, este é o grande ponto culminante da história, mas de forma alguma o trabalho da vida de Brashear. Para contar essa história, temos que apresentar outro personagem, Albert Michelson. Eu li uma biografia dele feita por uma de suas filhas que é superinteressante, porque ele tinha duas famílias, uma das quais ele efetivamente esqueceu, e a outra era muito próxima. Mas definitivamente não o vejo como o charmoso e adorável John Brashear. Ainda assim, ele era igualmente dedicado à ciência e à precisão. Michelson nasceu na Polônia em 1852, mas sua família fugiu para os Estados Unidos porque eram judeus e estavam fugindo dos pogroms (NDT - o termo refere-se aos violentos ataques físicos da população em geral contra os judeus, tanto no império russo como em outros países). Eles se mudaram para uma cidade mineradora no Oeste. JUSTIN: Isso foi ao mesmo tempo em que milhares de pessoas estavam migrando para o oeste em busca de ouro e outros metais preciosos. MAURA: A família de Michelson nunca ficou rica, mas viviam bem e tinham uma vida tranquila, ainda jovem, Michelson se destacou em matemática e ciências. Ele foi aceito na Academia Naval depois que o governador de Nevada implorou ao presidente Grant para estender sua cota de alunos recomendados, e o presidente ficou tão impressionado com Michelson que o fez. Ele sempre foi muito detalhista e perfeccionista, o que o torna um excelente físico experimental. Depois de se formar, ele conseguiu um emprego como professor de física e química na Escola Naval. E enquanto fazia uma demonstração sobre como medir a velocidade da luz, percebeu que poderia melhorá-la. O esquema de Michelson era usar um espelho giratório para refletir a luz e, usando um diapasão, ele poderia medir a velocidade do espelho giratório. Ele publicou sua medição para o novo projeto em 1878. JUSTINO: Hum. Sem conhecimento prévio, vou adivinhar 10 vezes mais preciso. MAURA: 200 vezes mais preciso. JUSTIN: Uau. MAURA: Isso é tanto. Portanto, esta foi a medição mais precisa de todos os tempos e trouxe-lhe uma fama tremenda. Ele não tem nem 27 anos neste momento. JUSTIN: E a velocidade da luz é importante, porque aparece em todos os lugares da física, incluindo as equações de Maxwell, que mostraram a relação entre luz, eletricidade e magnetismo. MAURA: Exatamente. E estou muito feliz por você ter mencionado isso, porque Maxwell formulou suas equações assumindo que havia um éter, e todos pensavam que havia um éter, como falamos antes. Teria sido um absurdo não o fazer. Mas experimentos diferentes mostravam resultados aparentemente contraditórios. Havia algumas ideias diferentes sobre como seria o éter luminífero. Os cientistas sabem como as coisas viajam em um meio, então eles poderiam determinar quais propriedades o éter deveria ter. Assim, para a luz, que viaja muito rapidamente, o meio teria que ter uma densidade semelhante à do aço, mas com uma elasticidade de 3,6 bilhões de vezes a do aço. Ou, na outra ponta do espectro, poderia ter uma elasticidade semelhante à do aço, mas sua densidade teria que ser 50 mil vezes menor que a do átomo de hidrogênio. JUSTIN: E o éter também tem que ser invisível, certo? Porque não podemos vê-lo, mas deve permear todos os tipos de matéria e não ter resistência gravitacional. MAURA: Muitos dos primeiros trabalhos sobre a luz presumiam que o éter era estacionário e que a Terra viajava através dele. Mas também havia a ideia de que a Terra arrastava consigo o éter luminífero, ou que havia algum tipo de vento de éter. Mas por várias razões, nenhum deles era realmente favorito. Então, vamos supor que temos um éter estacionário, e a Terra está passando por ele a 67.000 milhas por hora em sua órbita ao redor do Sol. (NDT - 108.000 km/h) JUSTIN: Isso é o suficiente para te dar uma multa por excesso de velocidade. MAURA: Com certeza. Mas também significa que, se você emitir um raio de luz em duas direções perpendiculares, um deles desloca-se perpendicularmente em relação ao éter e o outro viaja paralelamente a ele. Michelson queria explorar este facto para medir o efeito do éter na velocidade da luz, entre a velocidade da luz no sentido do éter, com aquela no sentido perpendicular a ele. Agora ele sabia que não poderia medir a velocidade da luz com precisão suficiente para ver esse efeito, mas poderia verificar o que ocorre com os feixes de luz que chegam até o observador, obtendo um padrão de interferência. Se a luz estiver viajando na mesma velocidade, os picos e vales da onda se alinharão distintamente. Mas se eles forem deslocados, isso também resultará em um padrão muito distinto. Michelson planeja um experimento para dividir um feixe de luz em dois: um indo na mesma direção da Terra e outro perpendicular. Ele então recombina esses raios de luz e olha para o padrão de interferência, e ele vê que não há nenhum efeito real. Então ele esperava esse resultado da luz, que ele supôs estar nadando através do éter luminífero. Mas ele não viu, então culpou o projeto experimental. JUSTIN: E como perfeccionista, imagino que ele continue trabalhando nisso. MAURA: É. Neste ponto, é 1881. Ele está em Cleveland trabalhando na novíssima Case School of Applied Science. E todo esse tempo, ele também está fazendo medições cada vez melhores da velocidade da luz. Ele se junta a Edward Morley, professor de química na Western Reserve University, para melhorar seu experimento. E eles queriam descartar todas as falhas experimentais possíveis, então eles refletem a luz para frente e para trás várias vezes para aumentar o suposto efeito do éter. Eles até montaram o dispositivo em mercúrio, para que pudessem girá-lo suavemente para observar o efeito de diferentes orientações. Eles também trabalharam no porão à noite para limitar os efeitos do tráfego ou mesmo de alguém caminhando. O dispositivo deles era tão sensível que alguém andando a 50 metros de distância poderia afetar as leituras. E eles conduziram seu experimento ao longo de meses para ver se a posição da Terra em sua órbita a impactava. Mas o mais importante, eles recrutaram o melhor fabricante de lentes do mundo. JUSTIN: Ah, John Brashear. MAURA: Sim. João Brashear! Pois é…. Para obter estas medidas com precisão, não poderia deixar de ser o melhor. Mas, ainda assim, nada. Não há éter luminífero. Eles publicaram seus resultados em 1887, é o chamado Experimento Michelson-Morley, que é amplamente citado como o experimento que derrubou o éter. Michelson continuou perseguindo as medições do éter e da velocidade da luz. Ele até realizou uma medição do comprimento de onda da luz que agora é usado para definir o metro como uma medida de comprimento do Bureau Internacional de Pesos e Medidas, usando novamente, os precisos instrumentos ópticos de Brashear. A lente de Brashear para o interferômetro de Michelson foi chamada de “a superfície mais plana da Terra”. Muitas pessoas, até mesmo Michelson após 1887, não desistiram da ideia do éter, mas definitivamente lançaram as bases para eliminar o conceito do éter. A Teoria da Relatividade Especial de Albert Einstein, de 1905 – que proclamou a velocidade constante da luz no vácuo – eu acredito que foi realmente o que deu ao éter seu golpe final. Os relatos divergem sobre o quanto Einstein foi inspirado pelo trabalho de Michelson, mas é claro que ele estabeleceu a relatividade restrita. JUSTIN: Parece que muitas anomalias estão se acumulando, e talvez o velho paradigma não seja capaz de resolvê-las suficientemente. De qualquer forma, tudo isso foi possível graças ao fabricante de lentes de Pittsburgh, John Brashear. MAURA: Sim. Tudo isso é possível graças à Brashear. Ele recebeu muitos prêmios, mas o prêmio que mais significou para ele foi seu doutorado honorário em ciências pela Universidade de Pittsburgh. E há uma cena muito bonita em sua biografia quando ele consegue essa honra. Na época, a Universidade de Pittsburgh ainda era a Universidade Ocidental da Pensilvânia e ficava ao lado do observatório. E ele marcha com suas novas vestes de doutorado morro acima, assim como fez muitos anos antes, quando foi mostrar a Langley pela primeira vez sua humilde lente de 5 polegadas, envolta em nada além de uma bandana. E agora, embora tenha uma educação formal pequena, ele recebe um doutorado. Ele se sentiu tão sortudo que, após 25 anos trabalhando em uma usina siderúrgica, agora tinha a carreira dos seus sonhos e queria retribuir. Ele acabou servindo como diretor temporário do observatório e presidente temporário da universidade. Na verdade, ele se tornou conhecido por seu trabalho na educação, separado de seu trabalho como fabricante de lentes. Seu objetivo, é claro, era tornar a educação acessível a todos. Ele era generoso com bolsas de estudo e quase qualquer um que pedisse receberia financiamento, incluindo a primeira mulher educada na Western University of Pennsylvania. Esteve também muito envolvido em várias associações cívicas e fez parte da direção da Escola de Cegos, onde contava histórias sobre o céu noturno, para que as crianças ainda pudessem “ver” as estrelas. Sua esposa Phoebe acabou sofrendo uma lesão incapacitante no tornozelo e não conseguia mais andar, então ele cuidou dela em tempo integral. Quando ela faleceu, partiu seu coração. JUSTIN: Parece que ele deu muito para sua comunidade. MAURA: Sim. Com quase 80 anos, ainda era atento, mas por vezes esquecia-se. E nesta altura, a maioria dos seus melhores amigos já tinha falecido e ele estava doente de todas as suas viagens, das quais nunca recuperou totalmente. Por vezes, olhava para o céu noturno e esquecia-se dos nomes das estrelas que tanto significavam para ele. Por vezes, até se esquecia do nome de Saturno, o planeta que primeiro o cativou. Mas nunca esqueceu o nome da nona lua de Saturno, Phoebe. Morreu a 8 de abril de 1920. Suas cinzas foram colocadas na mesma urna que as de Phoebe e colocadas na cripta do Observatório Allegheny, com uma inscrição que diz: “Amei demais as estrelas para ter medo da noite”, que é a linha final de um belo poema de Sarah Williams chamado “The Old Astronomer to His Pupil” . JUSTIN: É muito bonito que ele sempre tenha encontrado conforto nas estrelas e, de certa forma, sempre estará entre elas, descansando no Observatório Allegheny. MAURA: Brashear foi inspirado pela luz que viajou milhões de quilômetros de estrelas distantes. Ele as chamava de “a lanterna que iluminava meus passos à noite”, como se fossem feitos apenas para ele. Hoje entendemos a luz como radiação eletromagnética, que se estende desde o menor comprimento de onda, os raios gama, até o mais longo, as ondas de rádio. JUSTIN: A luz age tanto como uma partícula, chamada de fóton, quanto como uma onda. Mas a onda não é como uma onda sonora ou ondulações em um lago. É mais como uma assinatura, alguma informação que revela sua existência. Também sabemos que a luz viaja a uma velocidade constante no vácuo e que nada pode viajar mais rápido que a velocidade da luz. MAURA: Compreender a luz é o ponto de partida da física moderna. É importante para a relatividade e a mecânica quântica. JUSTIN: Então Maura, por que é tão importante medir a velocidade da luz? MAURA: É uma constante fundamental que aparece em toda a física, e outras constantes fundamentais dependem de nós entendermos e medirmos com precisão a velocidade da luz. JUSTIN: Tudo o que é eletrônico depende de sinais de luz. Como você mencionou, usamos a luz como uma régua para medir o comprimento, de um metro. MAURA: A luz nos diz como as partículas se comportam e como as estrelas distantes estão se movendo. Ele nos fala sobre os primeiros momentos possíveis de nosso universo, a partir da radiação de fundo. JUSTIN: Então Maura, qual é o seu pensamento final sobre a história de Brashear e a história do nosso conhecimento da luz? MAURA: Quanto melhor entendermos a luz, melhor entenderemos o universo e a nós mesmos. Este humilde fabricante de lentes, que simplesmente amava as estrelas, é fundamental para o que sabemos sobre a luz por causa de seus instrumentos precisos, que ele fez com amor. Vamos terminar nossa história em um lugar bem inusitado, com nosso guia no Observatório Allegheny, Lou Coban. LOU COBAN: Estamos na cripta do Observatório Allegheny, que é a base do Telescópio Keeler, cerca de quatro andares abaixo. Na verdade, o Telescópio Keeler está no topo do prédio, e a entrada da cripta fica no subsolo do prédio, um andar abaixo do porão principal. MAURA: E é uma espécie de cilindro estreito com um lindo teto de gesso, enfeitado com rosas e folhas de parreira e uma luz gigante. LOU COBAN: Sim. Então John Brashear foi quem fez todo o trabalho dentro desta área para transformá-la em uma cripta. MAURA: E John Brashear também está enterrado aqui na cripta do Observatório Allegheny. LOU COBAN: Sim. Então seus restos mortais foram enterrados com sua esposa, Phoebe. E outra coisa interessante, eu acho, é que muitas pessoas me perguntam - você sabe, porque eu estou andando pelo prédio o tempo todo, no meio da noite na escuridão - e as pessoas dizem: "Bem, você não está com medo, por que temos cinco pessoas enterradas? Você não tem medo de que eles vão assombrá-lo ou assombrar o lugar? E minha resposta para isso é “não”, porque são as pessoas que se preocupam com o observatório e não vão fazer nada de mal a ninguém que esteja dentro do prédio. Então, se você fizer qualquer coisa que faça muito barulho ou algo assim, eles podem vir e ver o que você está fazendo, mas não são prejudiciais de forma alguma. MAURA: Dá-te algum tipo de conforto tê-los aqui? LOU COBAN: Sim, porque acho que eles são uma espécie de força protetora. MAURA: Agradecimentos especiais ao nosso guia turístico, Lou Coban, pelo passeio de hoje. Para saber mais sobre nossa discussão, encontre fotos relacionadas, postagens no blog e transcrições para este episódio.