A natureza do conhecimento científico

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Em nossa vida cotidiana estamos sempre envolvidos com uma grande quantidade de elementos intimamente relacionados com a ciência. Você já imaginou como seria a sua vida sem os aparelhos e dispositivos que utiliza no dia a dia? Certamente a vida seria mais complicada, ainda que não fosse impossível. Contudo, é provável que você diga: “Mas essas coisas não são sobre ciência, são sobre tecnologia”. Sim, a tecnologia está sem dúvida presente nisso tudo, porém, sem o conhecimento científico, dificilmente teríamos o avanço tecnológico que alcançamos.

Foram os primeiros cientistas modernos – nos séculos XVI e XVII, eles eram chamados de “filósofos naturais” – que mudaram completamente nosso modo de ver o mundo natural e nele interferir. Francis Bacon (1561-1626), por exemplo, afirmava que ciência é poder. Para ele, a ciência permitiria o domínio da natureza em prol da humanidade. Isso significa que, por intermédio do conhecimento científico, a natureza poderia ser controlada e transformada a fim de servir ao ser humano. Será que a ciência tem conseguido cumprir esse papel no mundo contemporâneo? Será que a ciência tem conseguido cumprir esse papel no mundo contemporâneo?

Em um livro intitulado Explicações científicas, Leônidas Hegenberg descreve uma situação que nos ajuda a compreender nossa vontade natural de conhecer e uma situação que nos ajuda a compreender nossa vontade natural de conhecer e interpretar o mundo que nos rodeia: interpretar o mundo que nos rodeia:

O homem, como o animal, está cercado pelas coisas. Está numa circunstância, isto que o rodeia, o primariamente dado. Todavia, enquanto o animal se submete à natureza, o homem aprendeu a discernir, no que o cerca, aquilo que lhe causa mágoa e terror daquilo que lhe agrada e é útil. Aprendeu a usar os objetos para adaptar-se à circunstância ou para modificá-la, tornando-a mais acolhedora e agradável. [...] O homem altera o meio, dá-lhe contornos e organização, transformando-o em mundo, local em que pode viver com maior facilidade, porque muitas coisas já não são misteriosas, mas úteis ou inúteis, atraentes ou repugnantes.

HEGENBERG, Leônidas. Explicações científicas: introdução à filosofia da ciência. São Paulo: EPU, 1973. p. 22.

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Hegenberg fala de um traço muito característico do ser humano: a capacidade de interpretar os fenômenos que nos rodeiam e, além disso, modificar e adaptar o mundo segundo nossas necessidades. Ainda que alguns animais pareçam ser capazes de algo parecido – pense, por exemplo, na organização das abelhas ou na habilidade do joão-de-barro em construir sua casa –, não parece haver nenhuma dúvida de que nossa capacidade de intervir no mundo é, de longe, muito maior. Nesse sentido, as intervenções são baseadas em interpretações que fazemos do mundo, que, por sua vez, estão relacionadas com certas crenças.

Quando saímos de casa, contamos com a existência da rua, das árvores que encontramos ao caminhar até determinado local, com o inevitável acidente, caso tropecemos em uma pedra no caminho, entre tantas outras coisas. Ao contarmos com tudo isso, estamos, na verdade, assumindo crenças e, muitas delas, dizem respeito a uma relação bastante presente na ciência: a relação de causa e efeito. Essa relação é um dos fundamentos do conhecimento científico. Assim, se ignoramos as causas de certos efeitos, não podemos dizer que realmente os conhecemos e, mais ainda, somos incapazes de intervir no mundo natural.

 Livro de Leônidas Hegenberg (1925-2012), organizado por seu filho, em 2008. Leônidas era formado em Física,

Matemática e Filosofia, foi professor do Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA) e colaborou com outras importantes instituições de ensino e pesquisa. Dedicou-se principalmente à

Lógica e à Filosofia da Ciência.

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O que vem à sua mente ao observar estas duas imagens?

Provavelmente você já viu imagens parecidas com elas, a construção de uma casa de pau a pique e a casa de um joão-de-barro. Ambas mostram a habilidade de construir algo, modificando a natureza.

Jaim Simoes Oliveira/Getty Images

Agnello Ribeiro dos Santos/Arquivo Histórico Municipal/São Sebastião

 Homens constroem casa de pau a pique em esquema de mutirão, em São Sebastião (SP), 1923. Na imagem em destaque, um joão-de-barro em seu ninho. Porto Alegre (RS).

Roteiro de trabalho

A habilidade que o joão-de-barro demonstra para construir sua casa é igual ou diferente da dos seres humanos quando constroem suas casas?

Reflita sobre essa questão e apresente sua opinião em uma roda de conversa com a turma. Ao expor sua opinião, procure fundamentá-la com argumentos.

Em busca de explicações

Nossas crenças, ainda que pareçam muito sólidas e seguras, precisam ser questionadas. Com efeito, a maneira como enxergamos o mundo nem sempre corresponde à realidade. Por esse motivo, precisamos colocá-la à prova, o que exige a elaboração de hipóteses e de testes que, devidamente encaminhados, permitem decidir se determinada crença é ou não verdadeira. Ainda assim, as verdades estabelecidas com base nesses testes podem, com o tempo e com o aprofundamento do conhecimento científico, ser abandonadas, se novas descobertas demonstrarem que não são, de fato, verdades. Essa é uma situação comum na ciência, ainda que pareça um tanto frustrante.

Mesmo assim, a busca por explicações bem fundamentadas continua sendo um traço característico da ciência, que objetiva estabelecer suas teorias de um modo racional e apoiadas por evidências observacionais e experimentais. Tais teorias são constantemente melhoradas, a fim de que possam explicar o maior número possível de fenômenos. Assim, podemos afirmar que o desenvolvimento científico é cada vez mais profundo e mais abrangente. Mesmo o insucesso de algumas teorias científicas não deve ser desprezado, pois permite eliminar explicações equivocadas e prosseguir em busca de teorias mais confiáveis.

Um exemplo simples para que se possa entender essa concepção de ciência, na qual hipóteses, observações e experimentos determinam uma explicação sobre a natureza, pode ser encontrado em um episódio muito interessante da história da ciência. Uma das imagens ao lado é um desenho de Galileu Galilei (1564-1642), um físico italiano do qual provavelmente você já ouviu falar.

O desenho encontra-se em uma obra de Galileu intitulada O mensageiro das estrelas, na qual ele descreve uma série de observações telescópicas. Dentre essas observações, está uma sequência de desenhos que representam o relevo lunar. A imagem provavelmente não causa em nós, que vivemos no século XXI, nenhuma surpresa. Afinal, o homem já foi até a Lua e sabemos, pelos livros que lemos na escola ou fora dela, que esse satélite possui crateras, montanhas, etc.

 Detalhe da cratera lunar Copernicus. Foto realizada pela Apollo 11 em 1969.

Por que essa imagem é interessante? Justamente porque ela mostra algo desconhecido para os filósofos naturais do século XVII – aqueles que nos dias de hoje chamamos de cientistas. Essa descoberta foi resultado não só da observação por intermédio da luneta, mas também de teorias ópticas que explicam a ocorrência de partes mais claras e mais escuras em objetos que possuem relevo. Assim, Galileu concluiu que a imagem vista pela luneta indicava que a Lua não era cristalina e uniforme, como se acreditava antes dele; em vez disso, seu relevo era muito semelhante ao da Terra. Ao descrever suas observações sobre o satélite, Galileu afirma o seguinte: Do seu exame muitas vezes repetido deduzimos que podemos discernir com certeza que a superfície da Lua não é perfeitamente polida, uniforme e exatamente esférica, como um exército de filósofos acreditou, acerca dela e dos outros corpos celestes, mas é, pelo contrário, desigual, acidentada, constituída por cavidades e protuberâncias, como a face da própria Terra, que está marcada, aqui e acolá, por cadeias de montanhas e profundezas de vales. [...] temos na Terra uma visão totalmente semelhante, no momento do nascer do Sol, quando dirigimos o nosso olhar sobre os vales que ainda não estão banhados de luz, e as montanhas que os cercam e resplandecem, já do lado oposto, ao Sol. E, tal como as sombras das cavidades terrestres diminuem à medida que o Sol se eleva, assim também estas manchas lunares perdem as suas trevas à medida que a parte luminosa cresce.

GALILEI, Galileu. O mensageiro das estrelas. Lisboa: Fundação Calouste Gulbenkian, 2010. p. 156-157.

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 Desenhos de Galileu sobre a observação da

Lua. Essas ilustrações compõem o livro

O mensageiro das estrelas, de 1610, no qual o físico italiano descreve minuciosamente aquilo que observou pela luneta. No caso específico da Lua, suas observações mostraram que ela não era como uma esfera de cristal, como se acreditava, mas que possuía relevo, tal como a Terra. Galileu descobriu ainda os satélites de

Júpiter, os quais nomeou estrelas Mediceias, em homenagem a Cosme II de Medici.

NASA/GSFC/USG.

 Projeções ortográficas do mapa geológico unificado da Lua mostrando a geologia do lado próximo dela (esquerda) e do lado oposto (direita) com topografia sombreada do Altímetro a Laser Lunar Orbiter (LOLA). Esse mapa geológico é uma síntese de seis mapas geológicos regionais do Programa Apollo, atualizados com base em dados de missões de satélite recentes. Servirá como referência para a ciência lunar e futuras missões humanas para a Lua.

 Retrato de Galileu Galilei (1636), feito por Justus Sustermans, pintor flamengo do estilo barroco.

No trecho reproduzido, Galileu anuncia um fato totalmente desconhecido: a Lua possui um relevo semelhante ao da Terra. Mas como ele chega a essa conclusão? Por que ele se sente seguro para fazer essa afirmação? Note que, no início do trecho , ele se refere a um exame minucioso, que não é outra coisa senão a observação constante e cuidadosa do satélite terrestre, por intermédio da luneta. Com base nessas observações e naquilo que vemos aqui na Terra, quando, por exemplo, contemplamos uma cadeia de montanhas, ele conclui que a Lua não pode ser perfeitamente polida e uniforme. Portanto, ele deduz sua conclusão com base nas observações e na comparação com o que se vê na Terra. Isso nos mostra quanto as observações e os experimentos são fundamentais para a elaboração de explicações científicas. Além disso, é preciso levar em conta dois outros elementos: a elaboração de hipóteses e o teste delas.

PARE e PENSE

1. Como as explicações científi cas se relacionam com as explicações que formulamos sobre aspectos da vida cotidiana? 2. Por que a observação é uma prática fundamental para o desenvolvimento do espírito científi co? Ilustre seu raciocínio com o episódio sobre Galileu descrito no capítulo.

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 Inventada para ampliar o alcance da visão, a luneta ganhou com Galileu uma função científica. Suas descobertas astronômicas foram resultado da aplicação desse instrumento técnico, que, a partir de então, passou a ter função central na astronomia de observação. Nesta foto, reconstrução atual da luneta de Galileu, com a catedral de Florença ao fundo (s.d.).

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A importância de medir e calcular: o papel da Matemática na Ciência

Como vimos até aqui, a observação é um procedimento científico Sheila Terry/Science Photo Lib rar y/Fotoarena fundamental. Mas será que é o único? Será que uma teoria científica poderia ser desenvolvida somente com a observação? E quando não podemos observar diretamente um objeto ou um fenômeno, o que fazemos? Será que podemos chegar a conclusões confiáveis sobre a natureza aplicando cálculos matemáticos? Galileu foi um dos grandes defensores do uso da Matemática como ferramenta capaz de propiciar o conhecimento do mundo. Imaginamos que você e seus colegas já utilizaram muitas vezes a Matemática para resolver algumas questões simples, como saber quanto tempo seria necessário para chegar a uma cidade que pretendiam visitar. Hoje temos, inclusive, muitos aplicativos que nos permitem obter tais informações em alguns segundos, não é mesmo? Vamos, então, fazer uma pesquisa sobre a importância da Matemática para o estudo dos fenômenos naturais com base em um  Retrato de Eratóstenes de Cirene (276 a.C.-194 a.C.), matemático, geógrafo e astrônomo nascido em uma colônia da Grécia Antiga, conhecido por ter tema: a história da medição do tamanho da Terra. Em grupos, sigam calculado a circunferência da Terra. o roteiro abaixo.

Roteiro de trabalho

1. Acessem sites dedicados à História da Ciência que tenham autoria reconhecida (de pesquisadores ou instituições universitárias). 2. Neles, procurem informações sobre pensadores, matemáticos e cientistas que se dedicaram a medir a circunferência do planeta Terra e a estabelecer o seu formato (plano, redondo ou helicoidal). 3. Selecionem os textos e esquemas explicativos que julgarem pertinentes e façam uma leitura dos conteúdos encontrados, destacando os materiais mais importantes. 4. Em seguida, organizem esses conteúdos em ordem cronológica, como uma linha do tempo, desde as primeiras descobertas, na Grécia Antiga, com o matemático Eratóstenes, até os tempos atuais. Essa linha do tempo pode ser feita com recursos digitais (como um editor de texto) ou em papel kraft ou cartolina. 5. Organizem essa linha do tempo identificando os responsáveis pela descoberta, o ano ou o período em que a realizaram e o modo como chegaram a ela (quais cálculos matemáticos efetuaram, quais instrumentos científicos utilizaram e quais hipóteses levaram em consideração). 6. Selecionem também imagens (ou produzam os próprios desenhos) para ilustrar a linha do tempo construída pelo grupo. 7. Não se esqueçam de indicar sempre as fontes (livros, revistas ou sites consultados) que foram utilizadas para as pesquisas, inclusive das imagens.

Ao final, organizem uma roda de conversa para apresentar os resultados de cada grupo, compondo uma linha do tempo para toda a classe. Não é preciso que cada grupo repita as informações apresentadas pelos outros, basta que cada um contribua com novas informações. Caso haja discordâncias, retornem às fontes para estabelecer qual informação está correta.

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O papel da observação e da elaboração de hipó- tureza psicológica, pois se supunha que a passagem teses e de testes, tão importantes para o pensamento do padre, precedida por uma campainha, tivesse um científico, pode ser ilustrado com um caso histórico. efeito aterrorizador e debilitante sobre as pacientes, Em meados do século XIX, o médico húngaro Iguaz tornando-as prováveis vítimas da febre. Uma última Semmelweis (1818-1865) se viu diante de uma crise explicação foi levantada quando um colega de Semmuito grave, ocorrida no Hospital Geral de Viena, de melweis faleceu, após cortar o dedo com um bisturi 1844 a 1848. O hospital possuía duas alas ou setores utilizado em uma autópsia, acometido dos mesmos para a realização de partos. No primeiro, os partos eram sintomas das parturientes, isto é, de febre puerperal. feitos por médicos ou por estudantes de medicina, en- Assim, Semmelweis supôs que a febre era ocasionada quanto, no segundo setor, eram feitos por parteiras. O pela contaminação por matéria cadavérica. Pensando problema foi a incidência de febre puerperal nas partu- sobre isso, notou que os estudantes realizavam os parrientes (mulheres que estavam para tos após terem aulas de anatomia, dar à luz seus bebês) que estavam zabanski/Shutterstock quando mexiam com cadáveres. no primeiro setor. Muitas delas Foi então que Semmelweis, a morriam após alguns dias, o que se fim de testar sua hipótese, fez com tornou uma calamidade. que todos esses estudantes, antes

Muito preocupado com o pro- de realizar o parto, higienizassem blema, Semmelweis levou em con- as mãos com uma solução de cal sideração algumas hipóteses e as clorada, cujo efeito seria muito colocou em teste. Uma das primei- maior do que a simples lavagem ras hipóteses largamente aceitas rápida delas. Esse procedimenera a de que as mortes eram resul- to tinha o objetivo de eliminar os tado de influências epidêmicas – microrganismos responsáveis pela então chamadas de mudanças cós- infecção das parturientes. Com a mico-telúrico-atmosféricas. Outra introdução desse procedimento, o hipótese era o excesso de pessoas número de mortes reduziu-se muino setor em que as mortes ocorriam. Uma terceira foi a de que os estudantes de medicina que rea Selo de cerca de 1956 em homenagem a Iguaz Semmelweis, no qual se veem uma paciente e um retrato do famoso médico. Por seu trabalho no combate à febre puerperal, to, o que comprovou a hipótese de Semmelweis. Mas esse não é, ainda, o final dessa história, pois lizavam os partos faziam um exa- Semmelweis prestou um grande serviço à algum tempo depois Semmelweis me grosseiro, pois recebiam seu humanidade e à ciência. percebeu que a contaminação não treinamento em obstetrícia apenas era originada apenas pela tal manaquele local. Havia ainda uma suposição interessante téria cadavérica, mas também poderia ser transmitida – e, certamente, surpreendente para nós –, a de que de uma pessoa viva para outra: quando um estudante, a passagem de um padre que levava o último sacra- após examinar uma paciente com alguma infecção, pasmento a uma mulher prestes a falecer seria a causa sava ao exame de outra paciente sem higienizar as mãos das mortes pela febre puerperal. Essa hipótese tem na- com o novo procedimento, por exemplo.  Foto do Museu Semmelweis, localizado em Budapeste, Hungria, 2019.

As histórias de Galileu e Semmelweis ajudam a entender o uso da observação, das hipóteses e dos testes científicos e também mostram que muitas descobertas científicas modificam completamente nossa visão do mundo. Alguns estudiosos da História da Ciência afirmam que essas transformações representaram uma ruptura com antigas explicações sobre a natureza e o universo. As descobertas astronômicas de Galileu são um exemplo de ruptura científica e daquilo que se costuma chamar de revolução científica. O astrônomo Colin Ronan afirma que: Chegamos agora ao período em que a ciência moderna foi finalmente lançada e estabelecida em sua inaudita viagem de conquista. Do princípio do século XVII ao fim do século XVIII, o aspecto geral do mundo natural alterou-se de tal forma que Copérnico

PARE e PENSE teria ficado pasmo. A revolução que ele iniciara desenvolveu-se de modo tão rápido e tão amplo que não só a astronomia se transformou, mas também a física. Quando isso 1. Por que a formulação de hipóteses é tão importante para o pensamento científi co? aconteceu, houve o completo rompimento com os últimos vestígios do universo aristotélico. A matemática tornou-se uma ferramenta cada vez mais essencial para as ciências físicas; os resultados eram expressos em números, e os argumentos qualitativos eram rejeitados. Houve também um desenvolvimento considerável no projeto e fabricação de instrumentos científicos, pois, se o mundo natural seria investigado de modo mais 2. Seria possível fazer ciência rigoroso e mais preciso, então era necessário um equipamento especializado. sem formular hipóteses? RONAN, Colin A. História ilustrada da ciência: da renascença à revolução científica. Rio de Janeiro: Zahar, 2001. p. 73.

Nesse trecho são apontadas algumas características das transformações científicas do período moderno, em que Galileu viveu. Ele e outros filósofos naturais daquela época são responsáveis pela revolução científica à qual Ronan se refere. É por essa razão que o autor afirma que Copérnico ficaria pasmo. E Aristóteles, por sua vez, ficaria de queixo caído!

Você sabe quem foram Aristóteles e Copér de a nico? E Ptolomeu? Esses três estudiosos têm um lugar importante na História da Ciência. Na fi gura ao lado, que é o frontispício do livro Diálogo sobre os dois máximos sistemas do mundo ptolomaico e copernicano, de Galileu Galilei, publicado em 1632, estão representados os três pensadores. Aristóteles (385 a.C-323 a.C.) foi um fi lósofo, mas escreveu muitos textos sobre áreas da ciência, como biologia, física e meteorologia. Sua infl uência perdurou até o início do século XVII. Ptolomeu (90-168) foi o mais importante astrônomo da Antiguidade, e suas ideias estão presentes na obra Almagesto. Esse tratado de Astronomia infl uenciou diversos cientistas até o início do século XVII. Copérnico (1473-1543) foi outro astrônomo muito importante: seu livro As revoluções dos orbes celestes inspirou muitos fi lósofos e astrônomos a abandonarem a astronomia sustentada por Ptolomeu e a cosmologia defendida por Aristóteles. Ao escrever o Diálogo sobre os dois máximos sistemas do mundo ptolomaico e copernicano, Galileu defende claramente a teoria de Copérnico e, por essa razão, foi condenado pela Inquisição, em 1633. Que tal pesquisar os detalhes dessa condenação pela Igreja? Haveria algum motivo de ordem religiosa para isso?

 Da esquerda para a direita, estão representados Aristóteles, Ptolomeu e Copérnico. Frontispício do livro de Galileu publicado em 1632.

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Das lições de anatomia aos procedimentos cirúrgicos

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As imagens abaixo representam mudanças nos procedimentos médicos e cirúrgicos. A primeira delas é um quadro de Rembrandt chamado Lição de anatomia do dr. Pulp, de 1632. A segunda é a foto de uma cirurgia nos tempos atuais, em que os procedimentos de assepsia são fundamentais.

Se a primeira imagem nos faz lembrar da importância das observações científicas – no caso, a dissecação de um cadáver –, a segunda nos mostra o resultado das modificações, pela ciência, da forma como as intervenções cirúrgicas são realizadas, tendo em vista todos os cuidados relativos à assepsia. Por falar nisso, você sabe o que é “assepsia”? Trata-se de um conjunto de procedimentos que, se adotados, podem evitar a entrada de germes, bactérias e vírus em nosso organismo. É por essa razão que a lavagem das mãos e o uso de luvas em exames médicos são tão importantes. Depois de observar as imagens, resolvam as propostas apresentadas no Roteiro de trabalho.

 Lição de anatomia do dr. Pulp (1632), um dos quadros mais famosos de Rembrandt. Nele, o pintor retrata a dissecação de um cadáver, prática fundamental para o desenvolvimento da anatomia.

 Desde as primeiras intervenções cirúrgicas, muita coisa mudou.

Hoje as cirurgias são realizadas com procedimentos de assepsia muito rigorosos, o que diminui grandemente a contaminação dos pacientes e dos profissionais da saúde.

Roteiro de trabalho

Converse com os colegas sobre cuidados higiênicos e procurem exemplos cotidianos e atuais sobre o assunto. Uma dica: levem em conta de que modo algumas doenças podem ser evitadas com procedimentos simples de higiene, usando como base exemplos atuais. Depois disso, façam uma pesquisa sobre como a ciência colaborou para que os cuidados com a higiene evitassem doenças e transformassem os procedimentos médicos. Para essa tarefa, vocês podem pedir orientações aos(às) professores(as) de Biologia e de Química.