Não se sabe ao certo o motivo que levou os filósofos gregos a imaginar e determinar a presença de uma substância que permeasse todo o universo. Porém, o fato de a ciência grega conhecer apenas as características do planeta Terra pode ter contribuído para que se acreditasse que no espaço não houvesse uma forma de vácuo. “A natureza abomina o vácuo”, escreveu Aristóteles sobre a possibilidade de existir algum lugar com espaços vazios.

Assim, é muito provável que os gregos antigos supunham que os planetas, estrelas que se moviam no céu estavam imersos em alguma substância, da mesma forma que aqui na Terra tudo está. Apesar de o éter não ter nenhum significado científico – os filósofos gregos acreditavam na perfeição da natureza encontrada na Terra e estenderam este conceito a todo o universo – o éter permaneceu na ciência por ainda muitos e muitos anos, sobrevivendo, por exemplo, modelo heliocêntrico de Copérnico e as descobertas de Galileu Galilei sem nenhuma contestação a respeito de sua existência ou de suas características peculiares: uma substância de densidade menor do que a do ar, que ocupava os espaços superiores (distantes da superfície terrestre).


As descobertas de Isaac Newon

É em 1687 que Isaac Newton publica o seu principal trabalho, o livro “Philosophiae Naturalis Principia Mathematica”, estabelece a mecânica de funcionamento do sistema solar, valendo-se de sua descoberta a respeito da Lei da Gravitação Universal e também as suas três Leis do Movimento de Corpos: (1) Um objeto em estado de movimento possui uma inércia que o obriga a continuar nesse estado de movimento a não ser que uma força externa haja sobre ele, (2) A força F aplicada a um corpo é diretamente proporcional a variação do momentum de um corpo (que também pode ser expressa como F = ma, onde o vetor força tem a mesma direção do vetor aceleração).

O novo modelo de Newton para a mecânica acabou estabelecendo a primeira evidência fortíssima de que o vácuo existia. Se analisarmos o movimento dos planetas ao reor do Sol, veremos que eles se movem por inércia, ou seja, obedecendo a Primeira Lei de Newton; se assim não fosse, os planetas desacelerariam e então acabariam caindo em direção ao Sol. Como isso não acontece, então, não existe atrito no espaço; se não existe matéria no espaço, então temos o vácuo! Esta descoberta, em princípio, traria o fim ao éter, mas de fato não foi o que aconteceu, como veremos adiante.


As primeiras contestações do éter

As primeiras contestações a respeito da natureza curiosa do éter e de sua existência em si foram dadas em 1661 por Robert Boyle, na obra “The Sceptical Chemist”. Nela, Boyle argumenta contra a existência do éter, por não ter encontrado qualquer evidência experimental de sua existência e defende a ideia do que veio a ser promulgado por Newton, o vácuo.

Entretanto, alguns nomes importantes da ciência à época defendiam a existência do éter, ainda embasados na concepção de Aristóteles de que a natureza não aceita o vácuo. Entre os nomes de destaque estava o de René Descartes, grande matemático francês que fui o criador do sistema cartesiano de coordenadas.
Assim, surgiu a discussão a respeito da existência éter na natureza. Se de fato, o éter existisse, grande parte dos trabalhos de Kepler e Newton estava errado, ou no mínimo, incompleto, pois não descreveriam corretamente o movimento dos planetas na presença do éter. Mas, se o éter realmente não existisse, como a natureza admitiria o vácuo?

Essa discussão acabou quando Newton possibilitou que o vácuo ocupasse os céus, provando que, de fato, ele não existiria e que era possível que a natureza admitisse a ausência de matéria.


O éter volta a cena

O vácuo, que deu fim ao éter trouxe outro problema para a ciência. Não se sabia o certo o que era a luz. Newton, em um experimento com prismas, deu algumas pistas a respeito das características da luz. A principal delas era que a luz era composta por um feixe de partículas.
Pois bem, se a luz realmente era composta por um feixe de partículas, ela não teria dificuldade alguma para atravessar o vácuo. Dessa forma, a luz do Sol e das estrelas poderia chegar até nós que fosse necessário nenhum éter para que ela se propagasse.

Entretanto, outros cientistas contemporâneos de Newton também estudaram a natureza da luz e chegaram a conclusão de que a luz era uma onda. Robert Hooke, físico e matemático inglês (que era desafeto de Newton) propôs que luz teria um caráter ondulatório por conta do fenômeno descoberto por ele: a interferência, que é observado somente em ondas.

Então, se a luz é uma onda (hoje sabemos que ela tem um comportamento dualista, comportando-se como onda ou como partícula) e à época, apenas se conheciam as propriedades das ondas mecânicas, que entre outras coisas, necessitavam de um meio para se propagar, como a luz do Sol chegava até nós?

Esta pergunta fora respondida utilizando um velho conhecido, repaginado e remodelado: o éter.

Desta vez, o vácuo, o espaço entre o Sol e os planetas, não seria um vazio absoluto, mas estaria inteiramente preenchido por uma substância transparente, sem peso, que não causaria atrito aos corpos que viajassem através dela, indetectável por meios químicos ou físicos, e elástica. Esta substância seria o éter: o meio elástico através do qual a luz se propaga. Para sermos mais precisos, é importante ressaltar que o éter não era admitido apenas no vácuo, mas universalmente, tanto no vácuo como permeando toda a matéria que existe.

Utilizando esse pensamento, Christiaan Huygens (1629-1695), explicou a refração e a reflexão através do princípio atualmente conhecido como Princípio de Huygens: “na propagação destas ondas, cada partícula do éter não só transmite o seu movimento à partícula seguinte, ao longo da reta que parte do ponto luminoso, mas também a todas as partículas que a rodeiam e que se opõem ao movimento. O resultado é uma onda em torno de cada partícula e que a tem como centro”. Assim, a luz se propagaria através do éter como uma série de ondas de choque, e cada ponto da frente de onda atuariam como uma nova fonte, gerando uma nova frente de onda esférica.


Uma luz sobre o novo éter

Coube ao cientista dinamarquês Erasmus Bartholin (1625-1698) dar um passo para explicar o que era de fato, a luz. Bartholin descobriu o fenômeno da birrefringência (ou dupla refração) dos cristais de calcita: ao se observar uma imagem (uma linha em um papel, por exemplo) através de um cristal de calcita, a imagem aparece duplicada.

Hoje sabemos que a luz é constituída por ondas transversais (perpendiculares à direção de propagação, conforme havia proposto Hooke), e que essas ondas transversais, ao atravessarem o cristal de calcita, são polarizadas em apenas duas direções, tendo cada uma delas uma velocidade de propagação (através do cristal) diferente. Esta é, portanto, a explicação da imagem dupla que se observa através da calcita. Mas, na época, ninguém conseguiu utilizar adequadamente a descoberta de Bartholin. Huygens não chegou a entender o fenômeno, pois este era incoerente com sua forma de imaginar as ondas de luz (Huygens acreditava que as ondas de luz eram longitudinais, como as ondas sonoras ou como as ondas de choque). Newton, pior ainda, utilizou o fenômeno para argumentar a favor de sua teoria corpuscular da luz. Ele escreveu na segunda edição de Opticks, que essas partículas teriam “lados” e que, portanto poderiam exibir propriedades que dependem de direções perpendiculares à direção do movimento.

Após as importantíssimas descobertas do século XVII, a história do conhecimento da luz entra num período de estagnação que persiste praticamente por todo o século XVIII, com aceitação generalizada da teoria corpuscular de Newton. Não que a teoria ondulatória tenha desaparecido inteiramente; ela continuou a ser estudada por diversos acadêmicos, entre os quais o matemático suíço Leonhard Euler (1707-1783).

Entretanto, a teoria corpuscular da luz de Newton se impôs sobre as outras teorias por quase um século, mesmo contrariamente a inúmeros resultados experimentais. Este sucesso muito se deve a imensa influência do nome de Newton no meio científico, principalmente por suas descobertas no campo da mecânica e da gravitação.

Dessa forma, a teoria corpuscular de Newton chegou até o século XIX, intacta.

O médico e físico Thomas Young (1773-1829) projetou em uma tela a luz que passava por dois pequenos orifícios próximos, e obteve assim as famosas figuras de interferência, com faixas claras alternadas com faixas escuras. Young deu nova vida à teoria ondulatória. Ele associou cores a comprimentos de onda e calculou os comprimentos de onda das sete cores reconhecidas por Newton. Em 1817 ele propôs que as ondas luminosas eram transversais à direção de propagação e, com isso, conseguiu finalmente entender a experiência de Bartholin com a calcita, explicando que a polarização é o alinhamento das ondas transversais de forma a vibrarem em um mesmo plano.

A partir dos estudos de Young, o físico francês Augustin-Jean Fresnel (1788-1827) fortaleceu muito a teoria ondulatória dando a ela um tratamento matemático. Seus estudos sobre as superfícies de onda tiveram grande influência entre físicos e matemáticos. Trabalhando em conjunto com Dominique F. Jean Arago (1786-1853) ele descobriu que dois raios de luz polarizados em direções perpendiculares não geram interferência. Esta foi uma das mais contundentes provas não apenas da natureza ondulatória da luz, como do fato de suas ondas serem transversais à direção de propagação.

Este fato (de as ondas serem transversais) era mais um forte argumento em favor da existência de um éter, pois ondas transversais precisam de um meio especial, com um tipo particular de elasticidade, para se propagar; uma elasticidade que não existe em gases nem em líquidos (como o ar ou a água, que podem transmitir ondas longitudinais, mas não ondas transversais*). Assim, para se explicar a propagação da luz através da água e do ar, era necessário imaginar um meio elástico que permeasse esses materiais.
Com os trabalhos de Young, Fresnel e Arago, estava começando o século de ouro do éter. Gradualmente, os mais importantes cientistas da época foram aderindo à teoria ondulatória e à ideia da existência do éter luminífero.

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