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Especial Einstein

Nelson Studart: As patentes do inventor

Pesquisador de São Carlos apresenta detalhes pouco conhecidos da atividade do físico como inventor

Studart: diante de um outro Einstein

marcia minilloStudart: diante de um outro Einsteinmarcia minillo

Todo mundo já ouviu falar que o trabalho teórico de Albert Einstein mudou radicalmente a compreensão do Universo. Mas poucos sabem que o pesquisador alemão, ícone da ciência no século XX, também se interessava por tecnologia. E que nem sempre se saía tão bem nessa área.

O físico Nelson Studart, da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar), falou desse e de outros aspectos pouco conhecidos da vida do criador da teoria da relatividade na palestra “Einstein inventor”, no domingo 12 de outubro no pavilhão Armando de Arruda Pereira, no Parque do Ibirapuera, em São Paulo. “Passa-se a imagem de Einstein apenas como uma pessoa genial, que mudou a concepção de espaço e tempo e deu outras importantes contribuições à física”, disse Studart. “Mas ele era absolutamente normal e gostava de outras coisas, inclusive ligadas à tecnologia.”

Einstein foi também inventor, projetista, perito judicial e consultor de empresas. Entre 1928 e 1934 registrou em sete países (Alemanha, Áustria, França, Grã-Bretanha, Hungria, Estados Unidos e Suíça) 21 pedidos de patentes de aparelhos que havia ao menos em parte projetado.

O ambiente familiar certamente ajudou. Seu pai, Hermann, e o tio Jakob eram sócios em uma indústria de equipamentos para instalações hidráulicas e de gás, e em 1885 fundaram a Elektrotechnische Fabrik Jakob Einstein und Cie, empresa na área de engenharia elétrica que fabricava lâmpadas, medidores de eletricidade e geradores para eletrificação urbana. A fábrica prosperava e poderia ter se tornado um gigante da indústria elétrica alemã não fosse um revés. Em 1893 os irmãos Einstein investiram pesadamente em uma concorrência para a eletrificação do centro de Munique – e perderam. Sem o contrato, faliram e partiram em busca de projetos menos lucrativos na Itália. No ano seguinte abriram em Pávia com  um engenheiro italiano de sobrenome Garrone a Officine Elettromeccaniche Nazionali Einstein Garrone.

Aos 15 anos Albert abandonou a escola antes de concluir o segundo grau e foi para Pávia, onde acompanhou por um tempo as atividades na fábrica da família, inclusive solucionando problemas técnicos. Certa vez seu tio disse a um assistente: “Veja você, enquanto eu e meus engenheiros-assistentes quebramos a cabeça por dias, este jovem chega e resolve o negócio todo em um mero quarto de hora. Isso é muito fantástico para meu sobrinho. Ele ainda vai longe”. Infelizmente não se sabe qual o problema ele sanou.

As experiências que Albert Einstein viveria na Suíça a partir de 1896 seriam determinantes para sua carreira de cientista e inventor. Reprovado no exame de línguas para ingresso na Escola Politécnica de Zurique, Einstein foi aconselhado pelo diretor da instituição a concluir o segundo grau em uma escola suíça, o que lhe daria acesso à universidade. Avesso à rigidez do sistema de ensino alemão, adaptou-se bem ao ambiente liberal da escola em Aarau, seguidora do modelo de ensino do educador suíço Johann Heinrich Pestalozzi, que valorizava a imaginação visual. “Essa habilidade foi importante na carreira de Einstein no escritório de patentes e nos seus pensamentos abstratos, como ele reconheceria mais tarde”, contou Studart. Foi o período estudantil de que Einstein mais gostou, segundo o físico da UFSCar. “Pudera. Ele morava na casa de um  dos professores, cuja filha namorava”, disse.

Einstein teve seu primeiro contato direto com invenções no período em que trabalhou no Escritório Federal Suíço de Patentes, em Berna, de 1902 a 1909. “Foi uma verdadeira bênção para mim trabalhar na formulação final de patentes tecnológicas. Isso me forçou a pensar em muitas facetas e me estimulou de modo significativo o pensamento físico”, deixaria registrado. “Na verdade, os experimentos mentais que seriam sua abordagem preferida na formulação de teorias físicas não eram tão distantes da análise intelectual de uma invenção”, disse Studart.

Quase nada se sabe sobre as invenções que avaliou em Berna, uma vez que os registros eram destruídos 18 anos após a concessão das patentes. Só um foi preservado – o pedido de patente de um coletor de corrente alternada depositado pela companhia berlinense Allgemeine Elektrizitats-Gesellshaft (AEG) – porque o projeto se tornou motivo de disputa judicial. “Apesar da carência de informações, os biógrafos de Einstein acreditam que o físico trabalhasse com patentes de tecnologia elétrica”, disse Studart.

A maquininha
Foi nessa área, aliás, que fez sua primeira e única tentativa de projetar um equipamento para testar uma explicação teórica que havia proposto. O aparelho que chamou demaschinchen – maquininha, em alemão – era um equipamento de indução eletrostática destinado a amplificar quantidades pequenas de cargas elétricas e tornar possível avaliá-las. Com a maquininha, esperava medir o chamado movimento browniano de cargas elétricas, deslocamento aleatório de partículas em um fluido, observado pela primeira vez em 1827, em grãos de pólen, pelo botânico escocês Robert Brown.

Como não sabia como construir a maquininha, cujo princípio de funcionamento descreveu em um artigo de 1908 na Physikalische Zeitschrift, Einstein pediu para os irmãos Paul e Conrad Habitch que a desenvolvessem. O projeto foi patenteado e poucas unidades produzidas. Mas o invento não obteve sucesso comercial, uma vez que era menos eficiente do que outros equipamentos semelhantes. “Einstein solicitou que seu nome não fosse incluído no pedido de patente”, disse Studart. “Hoje restam apenas três exemplares desse aparelho em museus.”

No papel de inventor e consultor Einstein viveu uma das passagens mais obscuras de sua carreira, pouco conhecida até mesmo dos físicos. Antes de revelar ao mundo seu caráter pacifista, participou de um projeto militar para auxiliar o governo alemão durante a Primeira Guerra Mundial. Segundo o biógrafo Albrecht Fölsing, um antigo assistente de Einstein na Universidade de Zurique, Ludwig Hopf, teria feito o físico alemão se interessar por questões relacionadas à física do vôo. Outro biógrafo, Carl Seelig, afirmou que Einstein foi um dos poucos acadêmicos que atendeu ao convite da Sociedade de Transportes Aéreos (Luftverkehrsgesellschaft ou LVG) para contribuir no aperfeiçoamento técnico da força aérea alemã.

Em 1916 Einstein publicou um artigo sobre a teoria elementar das ondas da água e do vôo, em que apresentava interpretação hoje considerada incorreta para explicar a sustentação da asa de avião. A partir daquele ano o governo alemão convidou cientistas a participarem de projetos que pudessem ajudar o país a vencer a Primeira Guerra Mundial. Possivelmente por considerar bom para a publicidade dos negócios, Arthur Müller, fundador da LVG, contratou Einstein como consultor da empresa. “A partir de seu artigo pode-se inferir que o conhecimento de Einstein sobre aerodinâmica era equivalente ao dos membros da Sociedade Aeronáutica da Grã-Bretanha nos anos 1870”, afirmou Studart.

Refrigerador de Einstein-Szilard: sem partes mecânicas móveis

reproduçãoRefrigerador de Einstein-Szilard: sem partes mecânicas móveisreprodução

Ainda assim o físico alemão projetou uma asa que ficou conhecida como corcunda de gato, pela semelhança que tinha com o dorso curvado para cima de um felino que se espreguiça. Nos testes práticos, a corcunda de gato se revelou um fracasso – só se saiu melhor do que um dos 99 modelos de asa testados no período. Esse projeto só se tornaria conhecido 40 anos mais tarde com a publicação da carta que o piloto Paul Ehrhardt, chefe do departamento experimental de projetos da LVG, escreveu em 1954 para Albert Einstein, relatando detalhes do teste.

Como Einstein, à época da Primeira Guerra já um cientista conhecido que se manifestava contra o combate entre os povos, conseguiu trabalhar em um projeto militar? Studart buscou a resposta a essa pergunta nos escritos de biógrafos do físico alemão, que recebia parte de seu salário do banqueiro alemão Leopold Koppel, criador em 1916 da Fundação Kaiser Wilhelm para as Ciências da Engenharia Militar. “Einstein não encontrou problemas de consciência em lidar com essa dicotomia. Segundo Fölsing, ele encarava essas contradições sorridente ou as ignorava”, afirmou Studart.

A asa de avião não foi o único projeto de cunho militar em que Einstein esteve envolvido. Em 1915, o físico foi intimado a testemunhar em uma disputa judicial entre o norte-americano Elmer Sperry e o alemão Hermann Hubertus Anschütz-Kaempfe. Anos antes, Anschütz-Kaempfe havia projetado a primeira bússola giroscópica, uma espécie de pião que roda a velocidades muito altas no centro de um conjunto de argolas articuladas e interconectadas. Calibrada com o pólo Norte geográfico da Terra – e não com o pólo magnético como as bússolas antigas –, a bússola giroscópica se tornaria fundamental para orientação de navios e aeronaves. Atento a essas aplicações, Sperry aperfeiçoou a bússola giroscópica com auxílio da marinha norte-americana para usá-la em navios, que passavam a apresentar uma gigantesca estrutura metálica, comprometendo o funcionamento das bússolas magnéticas.

De bússola a câmera fotográfica
No tribunal Einstein depôs a favor de Anschütz-Kaempfe, de cuja empresa mais tarde se tornaria consultor. O físico alemão se tornou um especialista em tecnologia de bússolas giroscópicas e chegou inclusive a contribuir para uma das patentes de Anschütz-Kaempfe – a patente 394.667, de 22 de fevereiro de 1922, pela qual recebeu royalties até 1938. Einstein projetou uma armadura no interior da qual um meio eletromagnético fazia a bússola giroscópica funcionar sem atrito. “Esse sistema equipou navios e submarinos de muitas esquadras, exceto a inglesa”, explicou Studart.

Em 1920 Einstein encontrou um brilhante físico húngaro, estudante de doutorado na Universidade de Berlim: Leo Szilard, mais tarde conhecido por convencer em 1939 seu amigo e professor a escrever para o presidente norte-americano Franklin Roosevelt, alertando sobre a possibilidade de os alemães construírem a bomba atômica. Com Szilard, Einstein produziu várias patentes de refrigeradores domésticos, as geladeiras, pouco comuns no início do século XX. “Há muita especulação sobre como a colaboração começou”, disse Studart. Alguns biógrafos dizem que eles tiveram a idéia de criar um sistema de refrigeração que não envolvesse partes mecânicas móveis depois de lerem a notícia da morte de uma família por envenenamento por gases tóxicos que haviam vazado por falhas na vedação. Mas há quem diga que estavam preocupados com o barulho que o refrigerador europeu fazia.

Nos refrigeradores, o compressor submete o gás refrigerante à pressão, tornando-o líquido e liberando calor para o ambiente. Quando esse líquido se expande, torna-se mais frio e pode absorver o calor do gabinete. Einstein e Szilard usaram um conceito diferente – mas não original, segundo Studart – para criar um sistema de refrigeração em que a chama de um gás provoca a absorção e liberação da substância refrigerante a partir de uma solução química. Em dezembro de 1927 a fabricante de refrigeradores Platen-Munters, uma divisão da Electrolux, comprou a patente dos físicos por US$ 750. “Ambas as partes consideraram um bom negócio”, disse Studart. “Mas nos arquivos da Electrolux consta que foi muito barato.” A empresa nunca produziu o tal refrigerador, que foi montado experimentalmente em 1978 por Andrew Delano durante seu doutorado no Instituto de Tecnologia da Geórgia, nos Estados Unidos, e aparentemente funcionou.

A dupla projetou ainda uma bomba eletromagnética para substituir o compressor dos refrigeradores. Sob ação de um campo magnético, um metal líquido se move e funciona como pistão para comprimir o gás refrigerante. Em 1928 a AEG construiu um protótipo, exibido em uma feira em Leipzig. Mas a geladeira era barulhenta e era preciso desenvolver estratégias para lidar com a oxidação dos metais. A substituição dos gases refrigerantes tóxicos por um gás não-tóxico, o freon, levou os refrigeradores com compressor mecânico a dominar o mercado.

A última patente registrada por Einstein foi uma câmera fotográfica auto-ajustável à intensidade da luz, projetada em parceria com o médico Gustav Bucky. A câmera funcionava com base no efeito fotoelétrico – a capacidade da luz de arrancar partículas de carga negativa (elétrons) de um material –, explicado por Einstein em 1905 e que lhe rendeu o Nobel em 1921. Não se sabe se foi construída.

Se Einstein teve uma produção considerável de inventos, por que se ouve falar tão pouco deles? Segundo Studart, por duas razões. A primeira é que a qualidade de suas invenções esteve infinitamente aquém da de suas realizações teóricas na física. O segundo motivo, em especial no que diz respeito aos projetos militares, é que após a morte do físico em 1955 Helen Dukas, sua secretária no Instituto de Estudos Avançados de Princeton, nos Estados Unidos, e os curadores de seu espólio ajudaram a formar uma carcaça de proteção em torno da personalidade de Einstein.

Einstein inventor
Nelson Studart Filho, físico e professor titular  do Departamento de Física da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar)

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