Modulo quimica evolução e pressupostos by Ródnei Souza

Universidade do Estado da Bahia – UNEB Gerência de Educação a Distância - GEAD Cursos de Licenciatura a Distância

MÓDULO: EVOLUÇÃO DAS CIÊNCIAS E PRESSUPOSTOS FILOSÓFICOS

PARA O ENSINO DE QUÍMICA LISTA DE FIGURAS Figura 1: Caixa-Problema e Caixa-Modelo Figura 2: Árvore do conhecimento Figura 3: Mafalda de Quino Figura 4: Homo habilis Figura 5: Homo erectus Figura 6: Evolução da espécie humana. Figura 7: A morte de Sócrates Figura 8: Leucipo de Mileto. Figura 9 – Demócrito Figura 10: Sócrates Figura 11: Platão Figura 12: Busto de Aristóteles no Museu do Louvre Figura 13: Robert Boyle. Figura 14: Robert Hooke. Figura 15. Dalton Figura 16 - Modelo atômico de Dalton Figura 17 - Modelo atômico de Thomsom. Figura 18. Modelo de Kelvin Figura 19. Modelo de Thomson para Z = 20 Figura 20: Modelo atômico de Rutherford Figura 21: Volume x Pressão: A Lei de Boyle. Figura 22: Ian Hacking. Figura 23: Sir Isaac Newton Figura 24: Apollo 22 Figura 25: Experimento de Micro gravidade Figura 26: A Academia de Atenas Figura 27:Templo de Hefesto Figura 28: Francis Bacon

Figura 29: Rudolf Carnap Figura 30: Karl Popper Figura 31: Humphry Davy. Figura 32: Conferva rivularis Figura 33: Dupla Refração Figura 34: Bolhas de sabão Figura 35: Arno A. Penzias and Robert W. Wilson. Figura 36: Teoria do Big Bang. Figura 37: James Watt Figura 38: Primeira máquina a vapor. Figura 39: Richard Trevithick Figura 40: Motor de alta pressão de Trevithick Figura 41: LHC – visão de um dos seus túneis. Figura 42: FERMILAB - Fermi National Accelerator Laboratory Figura 43: Eric Hobsbawm Figura 44: Cena do filme Fantasia Figura 45: Primeira bomba Atômica e foto da explosão. Figura 46: Fifth Solvay International Conference [5 a Conferência Internacional de Solvay] Figura 47: Sputinik 1 (4/Outubro/1957): Início da Conquista Espacial.

SUMÁRIO 1. Capitulo I – Em Busca de Pressupostos Filosóficos para o Ensino de Química..... ...................................................................................................................................07 1.1. O Que é Filosofia?.................................................................................................13 1.2. A importância da Química segundo Sánchez-Ron................................................15 2. Capitulo II – Investigando a Ciência Química...........................................................19 2.1. Concepções sobre o Átomo e a História do Conhecimento..................................20 3. Capitulo III – A História e os Pressupostos Filosóficos da Ciência Contemporânea ...................................................................................................................................34 3.1. As relações entre experiência e teoria e suas implicações para o desenvolvimento das Ciências no século XX .................................................................................................34 3.2. Feiticeiros e Aprendizes: As ciências naturais......................................................55 4. Capítulo IV – A Pesquisa e o ensino de Química: da reprodução à produção do conhecimento................................................................................................................66 5. Considerações Finais................................................................................................69 6. Referências...............................................................................................................70

Apresentação do Módulo Este módulo traz como proposta a análise de textos buscando compreender a importância da História da Ciência e da Filosofia para o ensino de Ciências, em especial, da Ciência Química. Trata-se de uma proposta problematizadora que tem como objetivo a (re) construção do conhecimento a partir da pesquisa complementar que você deve fazer sempre que um termo exigir mais aprofundamento. O material está organizado em 4 capítulos: O primeiro capítulo apresenta três textos dispostos de maneira a proporcionar subsídios para que você possa fazer uma análise da importância de uma visão epistemológica da ciência a partir pressupostos filosóficos e aspectos históricos. O artigo inicial proposto trata do levantamento de tipos de conhecimento. Com esse texto, pretendo que você entre em contato com conceitos fundamentais, tais como: o que é Conhecimento? O que é Ciência? Em seguida, outro artigo proposto trata sobre a importância da inclusão da História e da Filosofia no ensino de ciências. A partir dos conceitos abordados nos dois artigos, você poderá analisar uma crítica que faço sobre a importância da Química segundo Sánchez-Ron. Trata-se de um exercício que pode ajudá-lo a analisar a abordagem histórica em livros didáticos de Química. A partir de tais provocações, trago no capítulo dois - Investigando a Ciência Química - a indicação de um artigo do professor Attico Chassot sobre Química e Ciência, e em seguida, investigaremos as influencias que levaram às concepções dos modelos atômicos desde o surgimento da primeira ideia sobre o átomo. Nas sugestões de atividades proponho um exercício de identificação das mudanças de concepções entre alquimistas e o químico francês Lavoisier sobre as transformações químicas, em especial a combustão. No terceiro capítulo, cujo título é: A História e os Pressupostos Filosóficos da Ciência Contemporânea, abordaremos diversos aspectos históricos que podem ser relacionados ao desenvolvimento das Ciências contemporâneas. O objetivo neste capítulo é desenvolvermos uma consciência crítica da importância de aspectos históricos na análise de como o conhecimento científico é produzido e sobre os fatores que influenciam esse conhecimento. Faremos uma análise importante para o ensino de qualquer ciência: As relações entre experiência e teoria. Para que você possa compreender a importância da pesquisa para o ensino de Química, trago dois artigos que analisam o desenvolvimento da pesquisa nessa área no

quarto capítulo, cujo título é: A Pesquisa e o ensino de Química: da reprodução à produção do conhecimento . Esse material de apoio foi elaborado a partir da experiência vivida ao lecionar esta disciplina no curso presencial de Licenciatura em Química da UNEB (Campus I), porém, com um foco maior na interatividade e nos recursos disponíveis na internet, constantes nas referências. Entretanto, ao longo dos textos, são apresentadas várias referências bibliográficas que são fundamentais para construção do educador que almeja transcender a mera transmissão de conteúdos e tem como objetivo a formação voltada para a cidadania. BOAS INTERAÇÕES E BONS ESTUDOS!

1. Capitulo I – Em Busca de Pressupostos Filosóficos para o Ensino de Química Qual a importância da Filosofia e da História para o Ensino de Ciências, especificamente para o ensino de Química? Essa pode ser a primeira questão que pode ter surgido já na primeira vez que você viu o nome dessa disciplina. Para começar a encontrar algumas pistas dessa importância, vamos fazer um experimento imaginário para compreender como a História e a Filosofia pode contribuir para a construção de uma visão sobre a Ciência adequada para um ensino que favoreça uma visão critica sobre a própria Ciência. Você pode usar em sala de aula, desde que providencie material suficiente para o número de equipes que decidir trabalhar. O experimento consiste em construir um modelo a partir de um problema. O problema consiste em uma caixa de papel ou papelão tampada (podem ser usadas caixas de sapatos) que não poderá ser aberta (a não ser que seja solicitado pelo professor) e que contém seis objetos. O modelo consiste em outra caixa igual à do problema que pode ser diferenciada pela cor da tampa (uso uma caixa com tampa preta para o problema e uma com tampa vermelha para a caixa modelo, por exemplo). A caixa modelo contém nove objetos. Seis são idênticos aos objetos da caixa-problema (ver Figura 1).

Figura 1 – Caixa-Problema e Caixa-Modelo

Para montar o problema e o modelo, os objetos são selecionados de acordo com características específicas. Como exemplo, já usei: •

Bola de gude;

•

Piloto para quadro branco;

•

Clips de papel;

•

Cotonete;

•

Chumaço de algodão perfumado;

•

Número feito de emborrachado branco;

•

Número feito de emborrachado amarelo;

•

Pedra de dominó;

•

Apito plástico.

Dentre estes, somente o número feito de emborrachado amarelo, o dominó e o piloto não fazem parte da caixa preta. Costumo usar seis pares de caixas (seis equipes) em uma sala com trinta ou quarenta alunos. Assim, solicito às equipes que tentem deixar a caixamodelo igual à caixa-problema, ou seja, cada equipe deve retirar três objetos da caixamodelo que a equipe supõe não fazer parte da caixa-problema. O que você faria para tentar descobrir o conteúdo da caixa-problema? Lembre-se que para tentar descobrir quais os objetos da caixa-problema não é permitido abrir a caixa. Depois que cada equipe constrói seu modelo, disponho no quadro o resultado (pode ser em uma tabela) e por estatística é possível dizer que existe um modelo geral da turma, composto pelos elementos que aparecem mais vezes entre os modelos. Através de uma discussão é fácil chegar à conclusão que são as propriedades dos objetos (som, massa, odor) que permitem supor a sua presença na caixa-problema e que outras propriedades não podem ser avaliadas (como por exemplo, a cor de cada número emborrachado). Alguns componentes são indicados por exclusão ou com um grau de incerteza elevado. Trata-se de um desenvolvimento típico das ciências. Através das propriedades dos materiais as ciências desenvolvem os seus modelos explicativos da composição de cada material. Ainda que alguns aspectos sejam duvidosos, há uma tentativa de aproximar o modelo ao real (problema). Antes de desvendar o real, alguns elementos históricos podem ser abordados para ilustrar como alguns modelos podem sofrer influencias sociais, econômicas, políticas ou religiosas. Durante a Idade Média, todo o conhecimento estava subordinado aos dogmas da Igreja Católica. Assim, acreditava-se na época que o homem era um ser perfeito e, como tal, suas sementes também eram perfeitas. Quando o homem colocava sua semente no “ninho” e este fosse saudável poderia nascer um homem perfeito. Caso o “ninho” não fosse bom nasceria um homem morto, doente ou imperfeito, ou uma mulher. Logo, está implícito que

quem determinava o sexo na reprodução humana era a mulher (o ninho). Não podemos falar em conhecimento científico nessa época, pois, o que conhecemos como ciência somente começa a tomar forma após a Idade Média. Entretanto, os detentores do conhecimento aceitavam o que a Igreja determinava como verdade. O que está por trás da afirmação de que o ninho saudável gerava homens saudáveis? Você deve lembrar que na Idade Média havia as Cruzadas, grandes batalhas que tinha como objetivo a expansão do domínio do reino de Deus, e, portanto, da Igreja que se tornou a instituição mais rica e poderosa da época. Os homens eram os combatentes e o exercito que provavelmente vencia era o mais numeroso (não havia armas de destruição em massa, a batalha era predominantemente realizada corpo a corpo com auxílio de lanças e espadas). Esse modelo de reprodução humana não condiz com o modelo atual, pois, é o espermatozóide (gameta masculino) que comprovadamente pode ser responsável em definir o sexo do feto por possuir o cromossomo Y: O sexo genético do zigoto é estabelecido pela fertilização de um óvulo normal por um espermatozóide que contém um cromossomo X ou um Y. em humanos, sexo heterogamético (XY) é masculino, e o homogamético (XX), feminino. O papel do cromossomo Y como determinante da masculinidade já era conhecido desde o final da década de 1950, quando teve início o estudo do cariótipo humano (MACIELGUERRA; GUERRA-JÚNIOR, 2010, p. 4).

Outros fatores hormonais ou provenientes de mutações podem também causar uma diferenciação sexual. Entretanto, em termos de gametas somente o masculino pode causar uma diferenciação masculina no sexo. Esse experimento permite mostrar ao aluno uma visão de Ciência que não detém a verdade, mas que tenta se aproximar do real. Uma Ciência susceptível às influências internas (conflitos e interesses entre grupos de pesquisa) e externas. Os vírus também são exemplos apropriados para essa abordagem já que podem apresentar o fenômeno da mutação. A pesquisa de alguns tipos de vírus, como o HIV, consiste em um desafio aos cientistas. Para cada tentativa de uso de uma droga, o vírus sofre mutação impossibilitando a criação de um modelo explicativo. Por isso, o tratamento para os portadores do HIV consiste em manter o vírus ocupado se defendendo de um “coquetel” de drogas e, assim, obter uma melhor qualidade de vida ao portador. Após essas informações, é possível fazer o que as ciências não conseguem na maioria dos casos: ter a certeza absoluta do real. Ou seja, abrir a caixa-problema e verificar o seu conteúdo.

A concepção de ciência que está por trás desse experimento aproxima-se da concepção apontada por Chassot (2004): Há nesse momento a necessidade de se pensar a ciência com posturas mais holísticas – isto é, uma ciência que contemple aspectos históricos, dimensões ambientais, posturas éticas e políticas, e também encharcada no estudo de saberes populares e nas dimensões das etnociências, - proposta que traz nítidas vantagens, especialmente se pensarmos na ciência que se aprende como um saber escolar (CHASSOT, 2004, p. 257).

Diante de tantas possibilidades de influencias, temos que analisar criticamente como é ensinada a ciência nas escolas e, assim, como Chassot, compreender que “a ciência não tem a verdade e sim algumas verdades transitórias”.

Sugestão de Atividade Seria difícil aplicar esse experimento nos encontros presenciais, entretanto, tente aplicar em turmas de ensino médio ou mesmo de nível superior. Prepare as caixas com os objetos e aplique em sua turma, caso já seja professor, ou entre em contato com um professor de disciplinas da área de exatas (química, física ou biologia) e proponha aplicar esse experimento. Não se esqueça de socializar os resultados, você pode usar o fórum aberto. Após esse exemplo de abordagem, é necessário estabelecer alguns parâmetros que irão ajudar a compreender a importância do estudo da História e da Filosofia para o ensino de Química. Vamos começar pelo artigo “OS TIPOS DE CONHECIMENTO HUMANO”, do Laboratório de Pedagogia do Design da PUC- Rio. Ao ler este artigo, você vai encontrar uma descrição dos tipos de conhecimento que o sujeito pode ter acesso ao longo do processo de apreensão do objeto do conhecimento. Nesse sentido, é proposta uma divisão metodológica do conhecimento em: popular, filosófico, religioso e científico. O texto traz um paralelo entre o conhecimento científico e o conhecimento popular (ou senso comum) e, em seguida, apresenta as características principais dos quatro tipos de conhecimento citados. Outro ponto importante do texto é a definição de método e de método científico, incluindo, a abordagem de aspectos históricos presentes no desenvolvimento do método científico. Recomendo a leitura do texto na íntegra e a partir desta, uma pesquisa sobre as definições que não estiverem claras para você. Você pode buscar em livros de filosofia,

como os indicados nas referências desse módulo, ou outros que tiver acesso. Além disso, existem vários sites acadêmicos que abordam o conhecimento nos seus aspectos filosóficos e epistemológicos.

Indicação de leitura: Leia o artigo “OS TIPOS DE CONHECIMENTO HUMANO”, do Laboratório de Pedagogia do Design da PUC- Rio, acessível pelo link: http://danielegross.com.br/site/Alumni/Fiam_Faam/Metodos_de_Estudo_Pesquisa/Tipos_Co nhecimento.pdf Destaque os conceitos abordados pelo autor. Procure construir definições para Conhecimento, Ciência, Química e Método Científico.

Figura 2 - Árvore do conhecimento - O motivo que levou o homem a ser expulso do paraíso. Fonte: http://www.brasilescola.com/filosofia/conhecimento.htm. Acesso em 25/08/2010.

A Filosofia moderna apresenta correntes com perspectivas diferenciadas para entender o que é o conhecimento. Pela importância do tema, convido você a ler o texto de João Francisco P. Cabral que trata sobre o conhecimento.

Sugestão de Leitura Leia o texto “Conhecimento” escrito por João Francisco P. Cabral, colaborador Brasil Escola, Graduado em Filosofia pela Universidade Federal de Uberlândia - UFU e Mestrando em Filosofia pela Universidade Estadual de Campinas – UNICAMP. Disponível em: http://www.brasilescola.com/filosofia/conhecimento.htm. Acesso em 09/08/2011

1.1. O Que é Filosofia?

Figura 3 - Mafalda de Quino. Fonte: http://www.filosofiaemquadrinhos.com.br/. Acesso em 29/08/2010.

A tira da Mafalda de Quino (figura 3) traz uma questão inicial fundamental para essa disciplina: O Que é Filosofia? Marilena Chauí propõe uma busca para tal definição. Para a autora, a própria filosofia não consegue se definir e que, pelo menos inicialmente, podemos identificar quatro definições gerais: Filosofia como visão de mundo; sabedoria de vida; esforço racional para conceber o Universo como uma totalidade ordenada e dotada de sentido; e, fundamentação teórica e crítica dos conhecimentos e das práticas (CHAUÍ, 2003, p.22) Já Modin traz a seguinte definição: É um conhecimento, uma forma de saber e, como tal, tem sua esfera particular de competência; sobre essa esfera busca adquirir informações válidas, precisas e ordenadas. Mas enquanto é fácil dizer qual é a esfera de competências das várias ciências experimentais, não é igualmente cômodo delimitar o campo de pesquisa próprio da filosofia. (MODIN, 1987, p.5).

Modin destaca que vários filósofos apresentaram definições para a Filosofia, entretanto, o conhecimento é o termo que permeia várias definições. Assim, tal como a Mafalda se acomode em uma cadeira e aceite o desafio de entender a Filosofia.

Sugestão de atividade: Destaque mais aspectos importantes da Filosofia a partir dos vídeos da série Filosofia da Ciência, disponível em: http://www.youtube.com/watch?v=T_7cGSJqfls. Este canal traz uma sequência de vídeos que pode ajudar a você a ter uma visão atualizada da Filosofia. Pesquise sobre as principais correntes filosóficas que podem ser consideradas pressupostos para a Ciência: Inatismo, Empirismo, Realismo, Ideialismo e a Fenomenologia.

Pesquise também sobre as principais concepções de Ciência:Racionalista, Empirista, Construtivista e Cognitivista. Após essas leituras, essenciais para um bom aproveitamento da disciplina, você terá entrado em contato com conceitos fundamentais para a análise de outro artigo que proponho. Trata-se do artigo: HISTÓRIA, FILOSOFIA E ENSINO DE CIÊNCIAS: A TENDÊNCIA ATUAL DE REAPROXIMAÇÃO”, cujo autor Michael R. Matthews é uma referência muito citada em pesquisas sobre o ensino de ciências e que propõe a inclusão da História e da Filosofia de maneira critica e visando uma compreensão mais adequada para o desenvolvimento das ciências. É um artigo que pode propiciar ao leitor atento a obtenção de uma dimensão da importância da inclusão da História e da Filosofia no ensino de ciências. Algumas questões abordadas por Matthews remetem à abordagem que é realizada em sala de aula ou em livros didáticos de ciências. Um exemplo é a idéia de uma “Quasehisória” ou “pseudo-história” (p. 173). Outra questão é a “a conjunção entre a história da ciência e a psicologia do aprendizado” pela qual o autor busca abordar como o desenvolvimento cognitivo individual e o processo de desenvolvimento conceitual histórico, esclarecem um ao outro (p.178). A idealização em ciência é abordada trazendo a relação entre a física clássica e o senso comum enquanto uma questão filosófica que, [n]o ensino de ciências, tem-se ignorado, ou minimizado, com uma freqüência maior que a desejável, a ruptura epistemológica existente entre a ciência newtoniana e o senso comum e a realidade quotidiana que nos envolve, de modo que se criou um enigma no que tange à aparente incapacidade do sistema de ensino para ensinar o que deve (p.180).

O mundo era lido e interpretado sob os paradigmas resultantes das leis de Newton. Somente após rupturas como as idéias da Física Quântica (incerteza, probabilidade, relatividade, entre outras) foi possível chegar a uma interpretação mais adequada para o universo submicroscópico (interações entre as partículas que compõem o átomo) ou para a interação entre os grandes corpos celestes. Estas são apenas algumas questões abordadas, você pode aprofundar mais o seu conhecimento através da leitura do artigo.

Sugestão de Leitura Leia o artigo: “HISTÓRIA, FILOSOFIA E ENSINO DE CIÊNCIAS: A TENDÊNCIA ATUAL DE REAPROXIMAÇÃO”. Autor: Michael R. Matthews. Cad. Cat. Ens. Fís., v. 12, n. 3:

164-214,

dez.

1995.

Disponível

em:

https://periodicos.ufsc.br/index.php/fisica/article/view/7084/6555 Continuando na proposta de interação com textos onde estão aplicados pressupostos filosóficos e aspectos históricos do desenvolvimento das ciências, vamos analisar agora a ciência Química abordada pelo historiador Sánchez-Ron. Através dessa resenha crítica que faço sobre uma das obras desse historiador, espero que você possa obter uma dimensão prática da importância da abordagem anterior do Matthews e que desperte o seu interesse em ler a obra na íntegra.

1.2. A importância da Química segundo Sánchez-Ron O objeto de estudo da ciência química é a matéria sua composição e suas transformações. Tal ponto fundamental quando não está evidente permite algumas abordagens incompletas ou mesmo equivocadas sobre a Química. Sánchez-Ron (2000), importante historiador das Ciências, cita no seu livro El siglo da la ciencia (O século da Ciencia), específicamente no capítulo 10 – “Ciencia y naturaleza: la importancia de la quimica” que “Todo es química” (tudo é química) e utilizando exemplos como os objetos que nos relacionamos, os medicamentos, o ar que respiramos. Por não deixar claro o objeto de estudo de estudo, o autor abre precedente para um equívoco comum na sociedade contemporânea: a conotação que é atribuída a palavra “química” como um adjetivo que significa prejudicial, perigoso ou não-natural (mesmo citando os processos naturais). Certamente você já viu a palavra química relacionada a características como impuro, tóxico, artificial ou prejudicial à saúde. É comum encontrarmos um produto comercial com a expressão “sem química” (seria um produto inofensivo e até benéfico para a saúde, portanto, de maior valor econômico). Consiste em uma exploração comercial do termo “química” que exclui os significados decorrentes de aspectos históricos, filosóficos e epistemológicos. Tal equívoco está presente tanto no âmbito do senso comum, como no ambiente acadêmico e pode ser evitado, reforçando-se a ideia de que não é possível dissociar matéria e química, e assim, tornar ainda mais evidente que tudo é química. Observe que mesmo o

que é tido como metafísico (alma, fé, intuição, etc), necessita de interações em redes de neurônios (campo de estudo da bioquímica) e da ação de várias substâncias, como hormônios, para produzir sensações e emoções. Essa indissociabilidade entre o objeto de estudo (a matéria) e a ciência (Química) é reforçada quando estão claras as contribuições que levaram a construção do significado da própria ciência. Apesar desse aspecto citado, o texto de Sánchez-Ron contribui para a compreensão da ciência química através de vários exemplos. Convido você a analisar alguns. Na década de 1920, o início da produção de compostos químicos conhecidos como clorofluorcarbonos (CFC), pela Du Pont, gigante da indústria química, utilizado em aerossóis e em sistemas de refrigeração. O CFC era produzido em grande escala como atomizador de diversos produtos (desde desodorantes até inseticidas), consequentemente sendo lançado na atmosfera. Porém, na primeira metade da década de setenta, três cientistas - um engenheiro holandês, Paul Crutzen, e dois químicos, o estadunidense Sherwood Rowland e o estudante mexicano de pós-doutorado Mario Molina - descreveram o problema da formação de buracos na camada de ozônio pela decomposição fotoquímica do CFC (também conhecido como gás “freon”). Este trabalho investigativo detalhado, que rendeulhes o prêmio Nobel de Química em 1995, teve um enorme impacto político e industrial, na medida que apontou para riscos ambientais inaceitáveis para estes setores. Sánchez-Ron resume alguns dos processos envolvidos na degradação do ozônio através de algumas reações químicas que destacam a ação do cloro (presente no CFC), e do óxido nítrico (NO, proveniente da combustão em motores de aviões supersônicos), que favorecem a decomposição do ozônio em oxigênio gasoso. Para finalizar esta parte, o autor comenta que a produção de CFC foi proibida em 1 de janeiro de 1996 e que medições realizadas ultimamente confirmaram a interrupção da emissão do freon, mas, estima-se que foi perdido cerca de 10 a 15% da camada de ozônio. Destaca, ainda, que sem a ciência química poderia ter sido muito pior, pois foi esta que propiciou os estudos de Rowland, Creutzen e Molina. O autor traz ainda o exemplo dos polímeros, cuja importância levou a se falar que o século XX foi a “Era do Plástico”, destacando a descoberta do teflon aplicado com antiaderente em panelas a até artigos destinados a viagens espaciais (por suportar baixas temperaturas e baixas pressões), ou em artigos destinados a resistir a corrosão. A química é importante também, conforme cita o autor, para o estudo do efeito das emissões de gás carbônico (CO2) na atmosfera, que pode acarretar em alterações da distribuição das temperaturas na atmosfera (conhecido como efeito estufa). Outros gases também acarretam

mudanças no efeito estufa como o metano (CH 4), o óxido de nitrogênio (NO 2) e o monóxido de carbono (CO) e ainda, o vapor d’água.

Estes gases tiverem suas emanações

aumentadas pelas atividades industriais e de transporte resultando em um aquecimento global, com graves conseqüências para o equilíbrio ambiental previstas por cientistas, e que já foi foco de conferencias da ONU e do protocolo de Kioto (no final de 1997), pelo qual, nações sensíveis a gravidade do problema assinaram um compromisso de redução de emissões de gases que afetam o efeito estufa (poderia citar também a posição dos Estados Unidos, cujo governo se recusou a assinar o protocolo por razões claramente econômicas e políticas). O problema da relação entre política e ciência também é abordado ao destacar que este não é um problema reduzível à lógica do razoamento científico, pois reduzir as emissões de tais gases significa perdas econômicas para países em desenvolvimento que não se consideram culpados pelas emissões de países desenvolvidos. Assim, no final do capítulo, Sánchez-Ron insiste na especial importância da química para o século XX, apesar de ainda não ser freqüente em livros de história ou de filosofia da ciência, e da cultura. A pouca popularidade da química é atribuída ao fato de não ter ocorrido destacadas revoluções epistemológicas, como as que ocorreram na física, como a teoria da relatividade e a mecânica quântica, ou na biologia, com a biologia molecular, sem deixar, porém, de dar destaque novamente a sua importância. Pelo exposto neste capítulo, Sánchez-Ron deixa claro que as contribuições da química possuem características ambivalentes, pois, ao mesmo tempo em que produz substâncias que afetam o equilíbrio do planeta, é imprescindível para a compreensão de seus efeitos e a busca de soluções. Portanto, a questão ética está inerente a esta ambivalência da ciência, embora o autor não a aborde diretamente. Este capítulo, e certamente, todo o livro de Sánchez-Ron, é resultado uma reflexão sobre as relações entre a ciência e poder. Ao tratar o papel da ciência, especificamente da química neste capítulo, frente aos desequilíbrios ecológicos, o autor revela-se consciente de uma integralidade entre homem e natureza, que implica necessariamente em influências mútuas. Assim, os que fazem, falam sobre e ensinam ciência não podem abster-se de posicionar-se sobre questões sociais, ideológicas, econômicas e políticas, o que requer necessariamente maior atenção a história, sociologia e filosofia da ciência, principalmente durante a formação dos profissionais da ciência. Como você pode perceber, a abordagem de Sánchez-Ron traz aspectos da História, políticos, ambientais e sociais para analisar a importância da Química. É claro que estes

aspectos remetem a outras características epistemológicas e filosóficas. Assim, o historiador deixa evidente a necessidade de um conhecimento plural, originado em várias áreas do conhecimento, e integrado. Esse é um desafio tanto para educadores quanto para cientistas: compreender que o conhecimento é fruto de diversas interações e analisá-lo sobre diversas óticas. Desse modo, é possível reconstruir o conhecimento e adequá-lo aos propósitos de cada um, quer seja em uma sala de aula ou em um laboratório de pesquisa.

Sugestão de Atividade Busque em livros didáticos de Química para o Ensino Médio exemplos de como a História e Filosofia das Ciências são abordadas. Faça uma análise crítica sobre a abordagem de cada exemplo baseando-se na leitura do texto de Mathews.

2. Capitulo II – Investigando a Ciência Química Nesse capítulo, vamos buscar algumas pistas de como situar a ciência Química dentro do campo do conhecimento científico e, em seguida, como um exercício mais específico, analisaremos as concepções sobre átomo que surgiram ao longo da História buscando relações com a própria história do conhecimento. Inicialmente, apresento como referência a obra do professor Attico Chassot que é um importante autor para o ensino de química. Chassot é Licenciado em Química (UFRGS), mestre e doutor em Educação (UFRGS) e em 2002, tornou-se pós-doutor em Ciências Humanas na Universidad Complutense de Madrid. Entre suas obras destacam-se: • A ciência através dos tempos. São Paulo: Moderna, 1994 (1ª ed) 2008 (20ªed, ampliada e revisada, com cerca 80 mil exemplares vendidos); • Para que(m) é útil o ensino? Canoas: Editora da ULBRA, 1995. 2004 (2aed); • Alfabetização Científica: Questões e Desafios para a Educação. Ijuí: Editora Unijuí, (4ed. 2006) 2000; • Educação conSciência Santa Cruz do Sul: Santa Cruz dói Sul: EDUNISC, (2ª ed.2007) 2003; e, • A Ciência é masculina? É, sim senhora!... São Leopoldo: EdUNISINOS (4ª ed.2009) 2003. Sete escritos sobre Educação e Ciências São Paulo: Editora Cortez, 2008. As referências citadas são fundamentais na formação acadêmica e continuada para os educadores das ciências, em especial, da ciência Química. O reconhecimento da importância da obra de Chassot pode ser evidenciado na sua presença com leitor crítico das Orientações Curriculares para O Ensino Médio, na parte referente aos Conhecimentos de Química.

Sugestão de Leitura Vale a pena ler a obra de Chassot. Para compreender a melhor a História das Ciências. Com uma abordagem crítica, recomendo a leitura do livro: A ciência através dos tempos. São Paulo: Moderna, 1994 (1ª ed) 2008.

Continuando na proposta de problematização dessa disciplina, proponho a leitura do texto a seguir como um estímulo à pesquisa dos fatos históricos e dos aspectos filosóficos presentes.

2.1. Concepções sobre o Átomo e a História do Conhecimento Desde o aparecimento do homem, as observações das propriedades dos materiais permitiram um acúmulo de conhecimentos empíricos que levaram este homem a questionar a natureza fundamental da matéria, ou o que exatamente era responsável por tais propriedades.

Figura 4 : Homo habilis – 3,3 milhões de anos. Figura 5: Homo erectus – 600 mil anos. Fonte: Fonte: http://www.enciclopedia.com.pt/articles.php? http://educadultos.wikispaces.com/Prehisto article_id=1321. Acesso em 29/08/2010. ria+-+im%C3%A1genes. Acesso em 29/08/2010.

Figura 6: Evolução da espécie humana. http://pomarao.blogspot.com/2009_10_01_archive.html. Acesso 29/08/2010.

Fonte: em

Observe as figuras anteriores. Nelas podemos constatar que a representação de cada hominídeo apresenta o domínio de um objeto. Qual a relação entre os objetos e a evolução da espécie humana? É possível afirmar que o desenvolvimento do homem depende das descobertas de novos materiais e das propriedades da matéria? A observação da Natureza pode ser considerada a primeira forma de aquisição de conhecimento, mas, somente a partir do surgimento da filosofia grega questionou-se de forma mais doutrinária ou estruturada o conhecimento a cerca da natureza da matéria e sua divisibilidade. Os filósofos gregos foram os criadores da concepção atomística da matéria e, ao mesmo tempo, condenaram tal concepção ao abandono por séculos até que ressurgiu na Idade Moderna. O conhecimento como doutrina dos filósofos gregos deve-se, segundo Aguillar (1983), a quatro fatores responsáveis pelo desenvolvimento da sua cultura e da sua ciência: 1. uma grande curiosidade intelectual, que os levou a absorver conhecimentos e técnicas de outras culturas mais complexas; 2. a ausência de uma organização administrativo-religiosa que impusesse pautas rígidas de comportamento e conduta; 3. o pequeno tamanho das cidades-Estados, que facilitava a participação ativa de todos os cidadãos nos assuntos públicos, e sua proximidade física com as técnicas de produção; e 4. sua tendências à reflexão e seu aperfeiçoamento à argumentação e a dialética, que os impelia a contrastar as idéias de cada um com as idéias dos demais (AGUILLAR, 1983, apud, CHASSOT, 2004, p. 44)

Usualmente divide-se a filosofia grega em três períodos segundo a ordem cronológica e a evolução das ideias: I. Período pré-socrático (séc. VII-V a.C.) - Problemas cosmológicos. Período Naturalista: o interesse filosófico é voltado para o mundo da natureza; II. Período socrático (séc. IV a.C.) - Problemas metafísicos. Período Sistemático ou Antropológico: o período mais importante da história do pensamento grego (Sócrates, Platão, Aristóteles), em que o interesse pela natureza é integrado com o interesse pelo espírito e são construídos os maiores sistemas filosóficos, culminando com Aristóteles; III. Período pós-socrático (séc. IV a.C. - VI p.C.) - Problemas morais. Período Ético: em que o interesse filosófico é voltado para os problemas morais, decaindo, entretanto a metafísica; Existe apenas um bem, o saber, e apenas um mal, a ignorância. Sócrates

Figura 7: A morte de Sócrates. Obra de Jacques-Louis David (1787). Fonte: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Jacques-Louis_David_-_The_Death_of_Socrates__WGA6058.jpg . Acesso em 26/11/2011.

Tal subdivisão expressa à característica fundamental do pensamento grego: o dualismo, caracterizado pelo problema metafísico e o problema teológico. Os filósofos pré-socráticos tentaram resolver o problema metafísico buscando um único elemento primordial do Universal que fosse a causa material do fenômeno do ser. Logo, tal elemento primordial não poderia sofrer transmutações. Assim, Tales de Mileto (624-546 a.C.) considerou a água como este elemento. Seu discípulo, Anaximandro (610 – 547 a. C.), propôs que a água não poderia ser tal elemento devido a possibilidade de transmutações como a neve, concebendo, então, uma substância indeterminada, ou ilimitada, o “apeiron”1. Para Anaxímenes de Mileto (570-500 a.C.) o ar (o pneuma apeiron) seria o tal elemento primordial até para a própria água a que se transformaria por compressão. Xenófones da Jônia (570-460 a.C.) concebeu a terra a matéria prima do Universo. Até o século V a. C. duas concepções se opunham na filosofia grega: a de Heráclito de Éfeso e a de Parmênides. Heráclito afirmava ser o fogo o princípio universal responsável pelo contínuo fluxo e permanente mudança de todas as coisas. Concebeu a matéria como 1

O apeíron: substância eterna, indestrutível, infinita, dotada de movimento e invisível. (CHASSOT, 2004, p.40)

resultante da interação de opostos formando uma unidade, o Logos. Esta unidade foi dividida posteriormente a partir da Escola Eleática, que identificou a unidade do universo como sendo o Princípio Divino que passou a se visto como um Deus acima do mundo e que o dirigia, origem do dualismo espírito e matéria. (CAPRA, 1983, P. 24). Segundo Parmênides de Eléia (ou Ekéia), havia uma substância indestrutível como sujeito de propriedades diversas, a qual denominou de SER e a considerou como único e invariável. Chamou de ilusões dos sentidos a percepção das mudanças, pois, as considerava impossíveis. Você pode perceber então um contraste entre as duas concepções. Heráclito traz a ideia de um eterno “vir a ser” e Parmênides, por sua vez, a idéia de um “ Ser imutável”. Na tentativa de conciliar as concepções opostas de Heráclito e Parmênides, os filósofos gregos estabeleceram como ponto de partida um pressuposto: “o Ser acha-se manifesto em determinadas substâncias invariáveis, cuja mistura e separação dá origem as mudanças do mundo”. Em outras palavras, a matéria, em uma visão macroscópica, não seria só formada por um único elemento, mas haveria um constituinte no âmbito microscópico que comporia o elemento e é a mudança da composição (mistura e separação) que resulta em todas as variações da matéria (ARAUJO, 2002). Dessa tentativa de conciliação surge com Leucipo de Mileto (460-380 a.C.) uma visão pela qual todas as coisas no Universo, considerado por ele infinito e composto de uma parte cheia e outra vazia, são formadas por um único tipo de partícula fundamental, eterna, imperecível e indivisível que se movimentava no vazio de forma giratória segundo a razão e a necessidade.

Figura 8 :Leucipo de Mileto. Fonte: http://pt.wikipedia.org/wiki/Leucipo. Acesso em 29/08/2010.

Entretanto, foi Demócrito (479 – a 380 a.C.) que chamou a partícula fundamental de Leucipo de átomo. A palavra “átomo” tem origem do grego e significa “sem divisão”. Os átomos só poderiam ser percebidos pela razão devido ao seu tamanho infinitamente pequeno e diferiam uns dos outros pela sua forma e posição no vazio, o que explicaria as diversas propriedades das substâncias. Algumas características do atomismo de Demócrito (figura 9):

Figura 9 – Demócrito. Fonte: http://www.filosofia.com.br/h istoria_show.php?id=19. Acesso em 29/08/2010.

• Não há senão átomos e vazios; • Os mundos são infinitos; • Um vórtice cósmico seleciona os átomos segundo a grandeza, originando os quatro elementos; • Todas as coisas são combinações de átomos; • Também a alma e os corpos celestes são combinações de átomos; • A diferente combinação de átomos explica todos os fenômenos; • As qualidades sensíveis são aparentes; • Não há senão átomos e vazio, portanto, as percepções também são combinações de átomos; • O átomo não tem qualidades sensíveis, perceptíveis somente nos compostos; • O átomo jamais sofre qualquer tipo de modificação; • O átomo não sente os efeitos do ambiente em que se encontra (NICOLA, 2005)

Qual a concepção que você tem sobre o átomo? Quais das características citadas concordam com o que você sabe sobre átomo? Analise sua concepção diante da descrição atribuída a Demócrito. Como podemos perceber, não só o material estava vinculado a concepção atomística de mundo. O campo da percepção também era explicado por Demócrito como sendo proveniente da interação do átomo com o homem. Por convenção existe o doce, [ e ] por convenção o amargo, por convenção o quente, por convenção o frio, por convenção a cor; na realidade, porém, átomos e vazio. (Sexto Empírico, “Contra os Matemáticos”, VII, 135 ; DK 68 A 9, apud, ARAUJO, 2002).

No atomismo de Demócrito a percepção das imagens só é possível porque os átomos do objeto saem deste e chocam-se contra o olho de quem observa o objeto. Aqui temos outro ponto intrigante, as cores que vemos são resultados da parte da energia refletida após a interação da luz com a matéria. O conceito de decomposição do espectro da luz surge somente com Newton no século XVII e as ideias sobre a interação da luz com a matéria são consolidadas com a física quântica e as ideias de Einstein, século XIX. Gregory Vlastos (1945) considera a felicidade nos termos atomísticos ao colocá-la como resultado de certa configuração de “átomos da alma”(!). Para os atomistas existiam

átomos que formavam a alma e seriam responsáveis, através de mudanças na forma ou na sua arrumação, pelas ações positivas ou negativas oriundas de estímulos como, por exemplo, a comoção. O rearranjo dos átomos no vazio é responsável pela determinação da realidade da sensação e do pensamento. Este último é resultante do choque entre os átomos dos objetos e os átomos da alma. O conhecimento válido é o que percebe que a realidade é constituída por átomos e vazios, ou seja, o conhecimento sensível. E assim, excluem concomitantemente os aspectos teológicos e a concepção do acaso como causa de todas as coisas. A concepção atomística e sua base fundamentalmente materialista reduziram o Ser, portanto, a atividade prática e a esfera dos valores dos limites do átomo e do vazio. Podemos encontrar em tais concepções atomísticas gregas características da primeira e mais antiga possibilidade do conhecimento: o dogmatismo. Para Hessen (1979), o dogmatismo pode ser entendido como “a posição epistemológica para a qual não existe o problema do conhecimento”. Uma vez estabelecida a apreensão do objeto, o caso, a unidade do universo, a confiança na razão não se enfraquece com a dúvida, sem considerar a relação do sujeito com o objeto. Durante todo o domínio dos filósofos gregos présocráticos, compreendendo os filósofos jônicos da natureza, os eleáticos, Heráclito e os pitagóricos, determinados por uma “confiança ingênua na capacidade da razão humana”, não são objetos da filosofia as reflexões epistemológicas, ou seja, o conhecimento não era tido como um problema. (HESSEN, 1979, p. 38-39). Chassot, ao citar novamente Aguilar, revela as duas razões que restringiram a aceitação do atomismo grego:o seu materialismo total sem lugar para os valores espirituais e a impossibilidade de se obter conclusões verificáveis pela experimentação apesar de proporcionar explicações para cada caso, como por exemplo, as queimaduras que são dolorosas porque “os átomos de fogo são duros e espinhosos” (CHASSOT, 2004. p.44). No período socrático, o retorno do interesse pelo espírito, pelo dualismo, encerrou as concepções atomísticas ao período anterior durante muitos séculos. A concepção que determinou a constituição de todas as coisas do Universo foi a dos quatro elementos: terra, ar, água e fogo. Foi Empédocles (490 – 435 a. C.) que primeiro concebeu o Universo como resultado da interação dos quatro elementos fundamentais e indestrutíveis. Sócrates (470 – 431 a. C.) e seu mais importante discípulo, Platão (c. 427 – 348 ou 347 a.C.) não explicaram a matéria através dos átomos, sendo que Platão chegou até mesmo a condenar a experimentação como algo ruim.

Figura 10: Sócrates. Fonte: http://pt.wikipedia.org/wiki/S%C3%B3crates. Acesso em 29/08/2010

Figura 11 : Platão, em detalhe da Escola de Atenas, de Rafael Sanzio (c. 1510). Stanza della Segnatura. Palácio Apostólico, Vaticano. Fonte: http://pt.wikipedia.org/wiki/Plat%C3%A3o. Acesso em 29/08/2010.

Aristóteles (382 – 322 a. C.), importante filósofo que concebia a verdade no mundo empírico, também discordou do atomismo e retomou as ideias de Empédocles, mas, acrescentou um quinto elemento constituinte dos corpos celestes: o éter. Suas doutrinas passaram a ser aceitas sem restrições durante mais de um século e estava baseada em uma concepção da matéria contínua. A matéria poderia ser transformada em outra a partir da mudança das qualidades primárias: frio, quente, úmido e seco.

Figura 12: Busto de Aristóteles no Museu do Louvre. Fonte: http://pt.wikipedia.org/wiki/Arist %C3%B3teles. Acesso em 29/08/2010.

Por vários séculos as concepções sobre os átomos apareciam de maneira esporádica e imprecisa, principalmente, enquanto durou o predomínio da filosofia cristã sobre o conhecimento científico, passando pela alquimia já na Idade Média e a Renascença. Como exemplo de atomistas anteriores a Idade Moderna, pode-se citar, o astrônomo

polonês Nicolau Copérnico (1473-1543) que falou da corporeidade dos átomos em seu livro Das revoluções dos Corpos Celestes; e o físico e astrônomo italiano Galileu Galilei (15641642), considerou que os átomos ígneos (do calor) eram menos rápidos e, portanto, menos penetrantes do que os átomos luminosos (da luz). Também o filósofo e matemático francês Pierre Gassendi (1592-1655) propôs a idéia de que o átomo era uma parte real, porém invisível e indivisível da matéria, ao fazer pela primeira vez a distinção entre átomo e molécula (diminutivo da palavra latina 'moles', que significa massa ou quantidade de matéria). Gassendi foi aceito e divulgado na Inglaterra, influenciando o físico e químico inglês Robert Boyle (1627-1691) e seu assistente, o físico inglês Robert Hooke (1635-1703).

Figura 13: Robert Boyle. Fonte: http://www.britannica.com/EBchecked/topic/76496/RobertBoyle. Acesso em 25/08/2010.

Figura 14: Robert Hooke. http://pt.wikipedia.org/wiki/Robert_Hooke Acesso em 25/08/2010.

Fonte:

Outro inglês a defender e a expor as idéias atomísticas, foi o físico e matemático Isaac Newton (1642-1727) em seu livro Óptica. Entretanto, foi em 1803 que foi retomada a antiga idéia de átomo (figura 16) pelo químico inglês John Dalton (1766 – 1844). Dalton estabeleceu postulados com base na indestrutibilidade de minúsculas partículas que compunham a matéria: o átomo.

Figura 15. Dalton. Fonte: http://www.britannica.com/EBchecked/topic/150287/JohnDalton. Acesso em 25/08/2010.

Figura 16 - Modelo atômico de Dalton. Dalton, no séc. XIX, retomou a ideia dos átomos como constituintes básicos da matéria. Para ele os átomos seriam partículas pequenas, indivisíveis e indestrutíveis. Cada elemento químico seria constituído por um tipo de átomos iguais entre si. Quando combinados, os átomos dos vários elementos formariam compostos novos. Fonte: http://www.fisicaequimica.net/atomo/historia.htm Acesso em 25/08/2010.

Os “átomos simples” seriam indivisíveis e existiriam “átomos compostos” capazes de se decompor nos primeiros. Com apenas uma idéia, a existência do átomo, Dalton foi capaz de explicar todas as leis ponderais 2 que regiam as transformações químicas. Para Dalton, cada elemento consistia em seu próprio tipo de átomos, cada qual com tamanho e peso característicos (idéia de peso atômico) e, ainda que ao houvesse tecnologia na época para obtenção de resultados experimentais, supôs que os compostos tivessem a composição constante devido à combinação de um número constante de átomos. Os modelos atômicos que sucederam ao modelo de Dalton consistem, na verdade, em modelos aperfeiçoados de acordo com evidências experimentais obtidas a partir do avanço tecnológico vigente. Como exemplo, no final do século XIX e início do século XX, descobertas científicas importantes como os elétrons, a natureza da luz, o eletromagnetismo e a radioatividade propiciaram aos cientistas novos conhecimentos que não permitiam mais a explicação da constituição da matéria a partir de átomos maciços e indivisíveis. Surgiram

As leis ponderais são generalizações que ocorrem sem restrições referentes à massa das substâncias participantes de uma reação. FONSECA, Martha R. M da. Interatividade Química: cidadania, participação e transformação. volume único.São Paulo: FTD. 2003. p. 52.

então, o modelo atômico de Thomson (1897), de Rutherford (1911), o modelo de Bohr (1913) e o de Sommerfeld (1915). Você provavelmente já ouviu falar do modelo “pudim de passas” de J. J. Thomsom (figura 17). Os livros didáticos de nível médio costumam citar esse como o primeiro modelo que indica a existência de partículas sub-atômicas (as cargas negativas).

Figura 17 - Modelo atômico de Thomsom. Fonte:

http://rived.mec.gov.br/atividades/quimica/estr uturaatomica/atividade3/atividade3.htm . Acesso em 06/08/2011

Em 1902, o primeiro modelo de átomo que leva em consideração a existência de prótons e elétrons é proposto pelo irlandês William Thomson Kelvin, conhecido como lord Kelvin. Nesse modelo, o átomo é constituído de uma esfera de uma substância com carga positiva uniforme, cujo raio é da ordem de 10 -10m, na qual estavam imersos os elétrons, de tal forma que ele era eletricamente neutro. Lord Kelvin concluiu que o átomo tornava-se estável quando ele continha de um a seis elétrons, conforme figura 18 (CRUZ; CHAMIZO; GARRITZ, 1991).

Z=1

Z=2

Z=3

Z=4

Z=5

Z=6

Figura 18. Modelo de Kelvin - com a disposição eletrônica mais estável para os primeiros seis átomos (adaptada de Cruz; Chamizo; Garritz, 1991, p. 125).

Em 1904, novamente o inglês J. J. Thomson propõe outro modelo, mostrado na figura 19, porém não faz referência a lord Kelvin e o estende em 1907 para átomos com mais de seis elétrons (ibid.).

Figura 19. Modelo de Thomson para Z = 20 (adaptada de Cruz; Chamizo; Garritz, 1991, p. 126).

Já no modelo de Rutherford (figura 20) havia a comprovação experimental da existência de partículas subatômicas, eliminando o caráter indivisível do átomo.

Figura 20: Modelo atômico de Rutherford http://www.fisicaequimica.net/atomo/historia.htm. Acesso em 28/08/2010.

Fonte:

 Sugestão de Atividade: Visualize a representação do experimento de Rutherford disponível em: http://www.youtube.com/watch?v=HmsI7z6HM_U 3

Rutherford (1871-1937) demonstrou que a maior parte do átomo era espaço vazio, estando a carga positiva localizada no núcleo (ponto central do átomo), tendo este a maior parte da massa do átomo. Os elétrons estariam a girar em torno do núcleo. Rutherford também descobriu a existência dos protóns, as partículas com carga positiva que se encontram no núcleo. Este modelo não explica porque é que os elétrons não caem no núcleo, devido à atração que apresentam pelas cargas positivas aí existentes.

A partir dos fenômenos representados faça uma relação com o modelo proposto por Rutherford e destaque quais características do experimento contrariam o modelo atômico anterior de Thomsom. A natureza do átomo, descrita atualmente pela Física quântica, não permite a sua observação sem considerar o envolvimento do observador. Objeto e observador se influenciam mutuamente, chegando mesmo a interferência no comportamento das partículas subatômicas seja qual for o método de investigação. E é o observador quem define as propriedades observáveis e nas palavras de Heisenberg “o que observamos não é a natureza propriamente dita, mas a natureza exposta ao nosso método de questionamento” (HEISENBERG, apud, CAPRA, 1983, p.110). Perceba que o foco nos resultados experimentais é um retorno à concepção atomística. Não mais a razão ou a fé são provedores do conhecimento e sim a experiência. O empirismo, portanto, foi a possibilidade de conhecimento que determinou a retomada do átomo. Segundo Hessen “o desenvolvimento sistemático do empirismo é obra da Idade Moderna, em especial da filosofia inglesa dos séculos XVII e XVIII”. Não é por acaso que o criador do primeiro modelo atômico é um inglês e propõe o seu modelo atômico no início do século XIX (HESSEN, 1978).

Figura 21: Volume x Pressão: A Lei de Boyle. Fonte: http://www.qmc.ufsc.br/quimica/pages/aulas/gas_page2.html. Acesso em 28/08/2010.

Mesmo com o modelo quântico atual, ainda usa-se o modelo de Dalton, e até mesmo o átomo maciço de Demócrito, ao se explicar algumas propriedades da matéria, como por exemplo, no estudo das transformações de estado dos gases (Figura 21).

As relações entre energia e matéria podem ser consideradas a mola propulsora das mudanças de concepções e encontram-se cada vez mais estreitas, sendo, portanto, uma contraposição ao atomismo grego e newtoniano que mantinham a separação entre matéria e energia. Obviamente, não se pode descartar a influência de outras possibilidades de conhecimento sobre as concepções atômicas. Porém, diante das características dos modelos atômicos e da sua cronologia, busquei destacar as influencias mais determinantes na sua construção. A partir das informações do texto, você pode fazer uma análise da importância do conhecimento sobre os aspectos históricos e as influencias do modo de pensar em cada época citada, portanto, das correntes filosóficas. Se analisarmos as concepções sobre átomo à luz do conhecimento contemporâneo, tendemos a julgar cada descoberta quanto a sua relevância e consistência teórica. Para os historiadores, tal julgamento é chamado de ANACRONISMO. Ser anacrônico é analisar fatos históricos com um olhar impregnado do conhecimento e influencias contemporâneas. Trata-se, portanto, de uma interpretação enviesada que compromete a análise fundamentada e situada de cada acontecimento. Para que não sejamos anacrônicos, precisamos conhecer quais os fundamentos do pensamento da época em que ocorreu o fato histórico em estudo.

Sugestão de Atividade: Busque os pressupostos filosóficos e aspectos históricos presentes nos artigos da revista Química Nova: - A revolução química de Lavoisier: uma verdadeira revolução?. Disponível em: http://quimicanova.sbq.org.br/qn/qnol/1995/vol18n2/v18_n2_14.pdf Acesso em 02/03/2014. -

possíveis

origens

química

moderna.

http://quimicanova.sbq.org.br/qn/qnol/1993/vol16n1/v16_n1_%20(14).pdf Acesso em 02/03/2014.

Disponível

em:

Compare os dois textos, buscando pistas de como ocorreu a mudança de concepções entre os alquimistas e Lavoisier sobre a reação de combustão. Os dois textos contribuem para uma visão crítica sobre o desenvolvimento da Ciência Química.

3. Capitulo III – A História e os Pressupostos Filosóficos da Ciência Contemporânea

A proposta apresentada nesse capítulo consiste em uma investigação bibliográfica de concepções epistemológicas e da história das ciências, especialmente da ciência Física, que indicam as múltiplas relações entre o experimento (empiria) e a teoria e suas implicações para o desenvolvimento das ciências. Surgiu de estudos que fiz sobre a História das ciências físicas no século XX e de um compromisso de pesquisa e de atuação profissional de constante descoberta de como se dá o processo de produção de conhecimento científico, principalmente, como alicerce para outras pesquisas mais direcionadas ao ensino de ciências. O objetivo principal é investigar, a partir da história do desenvolvimento de experimentos no século XX, quais os indícios que levam a caracterização do tipo de relação com a teoria relacionada ao mesmo experimento.

3.1. As relações entre experiência e teoria e suas implicações para o desenvolvimento das Ciências no século XX

A principal referência nesse capítulo é o texto “Experiments” de Ian Hacking 4 que, a partir da análise e discussão de experimentos, aponta as relações entre estes e a teoria: experimentos que precederam a formulação da teoria correspondente; experimentos que estimulam teorias; experimentos que resultam em observações sem sentido; experimentos e teorias desenvolvidos separadamente que se completam; e, as invenções que conduziram à análises teóricas posteriores (HACKING, 1983). Alguns dados sobre Hacking: • Nasceu em Vancouver em 1936 • Filósofo especializado em filosofia da ciência. • Graduou-se na University of British Columbia (1956) e na University of Cambridge (1958), onde estudou no Trinity College. • Doutorou-se em Cambridge em 1962, sob a orientação de Casimir Lewy, um ex-aluno de Wittgenstein. Fonte: http://pt.wikipedia.org/wiki/Ian_Hacking. Acesso em 26/08/2010.

HACKING, Ian. 1983. Representing and Intervening – Introductory Topics in the Philosophy of Natural Science; 9; 149-166.

Cambridge University Press. .

Figura 22: Ian Hacking. Fonte:http://www.sshrc-crsh.gc.ca/resultsresultats/prizes-prix/2008/gold_hacking-or_hacking-eng.aspx.Acesso em 26/08/2010.

Assim, é possível centralizar a interpretação do texto de Hacking na questão:

- Quais as relações possíveis entre a experiência e a teoria apontadas por Hacking ?

Além da referência citada, apresento como suporte alguns referenciais teóricos sobre a epistemologia das ciências, história das ciências e trabalhos que investigam o trabalho experimental nas ciências.

Pressupostos da experimentação Com o objetivo de estabelecer alguns parâmetros para a análise das relações entre teoria e experimento apontadas por Hacking, é necessário nos remetermos a concepções epistemológicas sobre o desenvolvimento da ciência e suas implicações. Principalmente a concepção

epistemológica

empirista-indutivista,

contrapondo-a

com

concepção

racionalista, com o objetivo de compreender os desdobramentos que estas perspectivas filosóficas podem trazer para a compreensão da ciência. Devido a delimitações deste trabalho, busquei a referência de dois teóricos sobre a epistemologia da ciência. O primeiro é o filósofo francês Gaston Bachelard e o segundo é Peter Louis Galison, Ph.D. em física e historia da ciência pela Universidade de Harvard. Essas duas referências irão nos ajudar a estabelecer um parâmetro de análise entre as relações apontadas por Hacking e o que diz outro autor e também filósofo da ciência que trata do mesmo tema. A visão de Bachelard está voltada para uma construção histórica de uma nova realidade nas ciências físicas do final do século XIX e início do XX. Assim, em sua proposta de epistemologia a análise histórica é imprescindível, pois: :

(...) a história das ciências é essencialmente uma história julgada, julgada no detalhe de sua trama, com um sentido que deve ser incessantemente afinado em seus valores de verdade. A história das ciências não poderia ser simplesmente uma história que registra. As atas das academias contêm, naturalmente, numerosos documentos para a história das ciências. Todavia, essas atas não constituem verdadeiramente uma história das ciências. É preciso que o historiador das ciências trace linhas de progresso. (BACHELARD, 1972. p. 141-142)

Segundo o trecho citado, podemos perceber que a influência do pesquisador, nesse caso do historiador das ciências, é determinante na sua pesquisa. Neste ponto, Bachelard concebe a história das ciências dentro de um viés externalista, ao afirmá-la como passível de julgamento e atrelada a valores. O Externalismo é uma linha de pesquisa da História, onde aspectos sociológicos e ontológicos estão implicitamente associados, e portanto, tratase de uma alusão a uma história de uma ciência que se desenvolve não somente com seus aspectos internos, mas susceptível a influencias do contexto onde se insere. Perguntaremos, pois, aos cientistas: como pensais, quais são as vossas tentativas, os vossos ensaios, os vossos erros? Que motivação vos leva a mudar de opinião? Por que sois tão sucintos quando falais das condições

psicológicas de uma nova investigação? Daí-nos sobretudo as vossa idéias vagas, as vossas contradições, as vossas idéias fixas, as vossas convicções não confirmadas. (BACHELARD, 1984:13)

Para Bachelard, o empirismo e o racionalismo estão ligados no pensamento científico, conforme diz: [U]m empirismo sem leis claras, sem leis coordenadas, sem leis dedutivas não pode ser pensado nem ensinado; um racionalismo sem provas palpáveis, sem aplicação à realidade imediata não pode convencer plenamente. O valor de uma lei empírica prova-se fazendo dela a base de um raciocínio. Legitimase um raciocínio fazendo dele a base de uma experiência. A ciência, soma de provas e de experiências, soma de regras e de leis, soma de evidências e de fatos, tem pois necessidade de uma filosofia com dois pólos (BACHELARD, 1991, p.10).

Portanto, podemos notar a existência de um indicativo de que para Bachelard existe uma complementação: empiria e razão são colocados juntos no pensamento científico. Este filósofo coloca explicitamente a experiência como dependente de leis claras, coordenadas e dedutivas, conseqüentemente, nega a polaridade epistemológica que resulta em um dualismo entre empiria e teoria. Durante muitos anos, correntes epistemológicas defendiam o conhecimento como sendo originado da pratica, da empiria. Outras correntes concebiam o conhecimento como fruto do desenvolvimento teórico. Essa polaridade determinou o caminho do desenvolvimento das Ciências durante séculos. O que Bachelard traz é a interdependência entre teoria e empiria:

O físico vai mais longe em sua tarefa de esquematizar e de simplificar: tenta reduzir a experiência à comparação visual. Porque a visão é, de todos os sentidos, o mais seguro, o mais rápido, o mais preciso, o mais positivo. Os outros sentidos são mais subjetivos. Provar a objetividade de um fenômeno equivale afinal a visualizá-lo, equivale a mostrar ou a demonstrar. (BACHELARD, 1996).

A relação entre o observador e o objeto em uma experiência é analisada dentro desta epistemologia, não como um ato isolado onde o observador se mantém distante e isolado, pois: Nosso conhecimento do objeto físico não ultrapassa a experiência. Contar os componentes de um objeto não nos fornece nenhum esclarecimento sobre a composição. O mecanismo é uma teoria do senso comum; essa teoria é considerada na escala da experiência comum. É apenas uma doutrina de primeira aproximação e pode tornar-se perigosa quando se desce a uma ordem de grandeza bem menor que o mundo da experiência usual. A

combinação intra-atômica apresenta em relação à combinação química comum uma verdadeira ruptura de escala. Pode haver ruptura de método e até de princípio (idem, p. 60).

Para entendermos o que são tais rupturas vamos analisar a evolução dos modelos científicos para a explicação do universo sub-microscópico e do universo dos objetos de grandes proporções como os astros. A física newtoniana que era usada para explicar o universo conhecido, desde o século XVII, tornou-se um paradigma que impediu até a interação entre a ciência ocidental e a oriental. Porém, as ideias de Newton, traduzidas em suas leis, não foram suficientes para explicar a atração dos corpos celestes de dimensões muito elevadas e o comportamento das partículas subatômicas.

Figura 23: Sir Isaac Newton. Fonte: http://www.ifi.unicamp.br/~ghtc/Biografias/Newt on/Newton3.htm. Acesso em 28/08/2010.

Sugestão de Leitura Uma

biografia

Issac

Newton

está

disponível

em:

http://www.ifi.unicamp.br/~ghtc/Biografias/Newton/Newton3.htm Vale a pena conhecer mais sobre a vida e a obra desse personagem fundamental na História das Ciências. Através

relação

entre

propriedades

matéria

que

percebemos

macroscopicamente e as explicações a nível microscópico (ou sub-microscópico) podemos encontrar implicações fundamentais para considerarmos durante uma experimentação ou observação de fenômeno. É necessário que haja a capacidade do observador em conduzir a

uma redução ou anulação de tal sofisma ontológico e assim atingir o caráter científico das explicações sobre o fenômeno em estudo. Para tal, o experimento deve constituir uma ponte que permite sair da generalização e da crença em se ter atingido a explicação exata e real e a verificações quantitativas; passando pelo conhecimento científico, conferindo qualidade e valor epistemológico, e chegando a estabelecer relações de dependência com situações, atributos específicos e características contextualizadas até mesmo de cunho social e político. Uma questão qualitativa importante emerge nesta (re) construção: quanto à segurança das conclusões atingidas ao se observar um fenômeno ou os atributos de um objeto dentro de uma experimentação. É necessário estabelecer condições, eliminar e validar variáveis, bem como os critérios ou condições experimentais. Entretanto, sobre estas questões da emergência de tais necessidades o próprio Bachelard responde:

(...) contanto que essa conclusão não seja especificada. Mas eis um fato digno de observação: a indução não consegue ligar a precisão. Os critérios que regem as condições (...) são de direito absolutamente independentes dos critérios que regulam o resultado (...). Fico portanto inteiramente livre para apurar o critério referente à conclusão da experiência sem modificar os que se referem às condições. A partir daí, dois fenômenos que sei discernir perfeitamente podem surgir de duas séries de condições que acho indiscerníveis. E, reciprocamente, a indução pode seguir a via de uma perda de sensibilidade, ou ganhar homogeneidade pelo mero fato de a heterogeneidade de causas sensíveis não poder repercutir num resultado (BACHELARD, 1996).

Bachelard coloca a visão empirista-indutivista e o positivismo como obstáculos à compreensão

ciência

(obstáculos

epistemológicos).

Tal

noção

obstáculo

epistemológico é tratada pelo filósofo das ciências na obra “A formação do espírito científico” e, segundo ele, pode ser estudada no desenvolvimento do pensamento científico ao longo da história e na prática da educação. O obstáculo epistemológico é um contra-pensamento que consiste em um “fato mal interpretado por uma época” e que “se incrusta no conhecimento não questionado” (BACHELARD, 1996). Assim, o obstáculo epistemológico está ligado às diferentes concepções que se estabeleceram ao longo da evolução histórica e que levam a explicações, certezas ou conceitos pré-concebidos que dificultam a mudança, a superação de tais concepções e afastam a perspectiva de um julgamento à luz da razão “e até da razão evoluída”. O

realismo, o empirismo, o indutivismo, entre outras correntes do pensamento, são, portanto, exemplos de obstáculos epistemológicos (idem). Ainda como um obstáculo epistemológico estudado por Bachelard, e que pode ser relacionado com a experimentação, a experiência primeira é tida como um “obstáculo inicial” e é caracterizado como uma ruptura entre a observação e a experimentação e não uma continuidade. Ou seja, ao se realizar uma experiência é preciso uma relação de proximidade com o que foi observado no fenômeno. A idéia de continuidade aproxima a experiência do real. Em contraponto aos obstáculos epistemológicos, defende que a experiência deve estar alicerçada na razão com o intuito da obtenção de uma construção respaldada na realidade que cerca o objeto de estudo. A forma como se deu o desenvolvimento da ciência no século XX é caracterizada com esta noção de complementariedade. Galison traz a idéia de mapas para cada ocasião. Um mapa que destaca a história de programas experimentais, sem considerar que há a ausência da teoria, contudo, com uma ênfase em uma história das entidades da física que está mais na prática do laboratório do que na prática da teoria. Assim como Hacking, Galison faz o uso de exemplos da história da ciência para validar seus argumentos. Neste caso, dentre outros, aponta os trabalhos de Rutherford e suas experiências de dispersão alfa. Por outro lado, há a cartografia da teoria, como a história da teoria da gravitação desde Galileo através de Newton a Einstein. Vamos analisar a história da Física, considerada a mãe das ciências por alguns historiadores. A história da física atravessou um período experimenticista ou empirista, em parte, atribuída à sua “associação com uma filosofia do positivista da ciência que vê a observação ou experiência como a fonte de todo o conhecimento seguro” (GALISON, 1997). O experimenticismo atrelou os instrumentos aos programas experimentais requisitado em seqüências fechadas pela construção de uma teoria. Podemos entender melhor se recordarmos dos programas espaciais da era da Guerra Fria.

Figura 24: Apollo 22. Fonte: http://www.nasa.gov/centers/langley/multimedia/road2apoll o-22.html. Acesso em 26/08/2010.

Vários instrumentos foram criados para atender a necessidade de simulações (figura 25) que desse suporte a construção de um modelo ou teoria que levasse à conquista do espaço. Figura 25: Experimento de Micro gravidade. Fonte:

http://www.nasa.gov/images/content/419118main_Calandrelli.jpg. Acesso em 26/08/2010.

Galison traz uma metáfora central onde o observacional contínuo e acumulativo é a base de estruturas mais delicadas da teoria construída. Esse empirismo lógico é típico da corrente positivista.

Sugestão de Leitura Para saber mais sobre o Positivismo leia o texto HISTÓRIA DA FILOSOFIA MODERNA, disponível em: http://www.cfh.ufsc.br/~simpozio/novo/2216y840.htm Acesso em 30/08/2010.

Como reação filosófica contra ao empirismo lógico e sua obsessão com a observação, Galison aponta os antipositivistas como Paul Feyerabend, Russell Hanson, Mary Hesse, Thomas Kuhn, que tomaram a teoria como preliminar e a observação como sua subordinada. A neutralidade da observação e da ciência não poderia existir para os antipositivistas. A observação é essencial tanto para os positivistas, como os do Círculo de Viena, tanto para os antipositivistas, porém, as conclusões resultantes, caminhavam em sentidos diferentes.

Caracterização das relações apontadas por Hacking Haking começa sua análise sobre as relações possíveis entre experimento e teoria com uma provocação..

Figura 26: A Academia de Atenas – afresco de Raphael. Fonte: http://www.schillerinstitute.org/fid_91-96/964_lar_time-reversal/964_lar_timereversal-3.html. Acesso em 29/08/2010.

Faz uma referência a Academia de Atenas (figura 26) conhecido como o templo do conhecimento teórico. Na Academia de Atenas, os filósofos gregos se reuniam e exercitavam a busca do conhecimento pela Filosofia.

Hacking, em seguida, traz o Templo de Hefesto (figura 27) erguido pelos metalúrgicos gregos. Hefesto, filho de Hera e Zeus (chamado de Vulcano em Roma), era o deus grego do fogo, dos metais e da metalurgia. Era o templo do conhecimento prático.

Figura 27:Templo de Hefesto. Fonte: http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Hephaistos_temple_2006.jpg. Acesso em 29/08/2010

O templo da Academia de Atenas não resistiu à ação da Natureza através de terremotos, vulcões e das diversas invasões que destruíram a cidade de Atenas. O prédio que ainda podemos encontrar atualmente em Atenas estado original em seu o Templo de Hefesto. O que você pode concluir a partir dessa provocação do Hacking? Retome sua conclusão após ler todas as relações entre teoria e experimento que irão ser abordadas aqui. Logo no inicio do capitulo 9 “Experiments” do livro: Representing and Intervening – Introductory Topics in the Philosophy of Natural Science, Ian Hacking afirma que o “método experimental” é usado como apenas um outro nome para o método científico, pois, segundo o mesmo, a revolução científica do século XVII declarou oficialmente a experiência como a estrada real para o conhecimento. Antes, a discussão sobre o mundo real tinha origem em livros, ou seja, na teoria, e após a revolução científica, os que faziam ciência passaram a observar o mundo em torno deles. Cita, então, o filósofo Francis Bacon (1561-1626) (figura 28) revolucionário contemporâneo à referida época, que ensinou que não somente nós devemos observar a natureza crua, mas que nós devemos igualmente manipular nosso mundo a fim aprender seus segredos.

Figura 28: Francis Bacon. http://pt.wikipedia.org/wiki/Francis_Bacon_(fil %C3%B3sofo). Acesso em 29/08/2010

Fonte:

A proposta de Hacking é que a ciência experimental pós-baconiana deve ser vista de uma forma mais atenta, considerando a experimentação com “vida própria” 5. Para exemplificar e caracterizar as relações entre experimentação e teoria, o autor inicia com a existência de determinada diferença da classe ou da casta entre o teórico e o experimentador que tem raízes na filosofia. Como exemplo, cita Robert Boyle (1627-91) (ver figura13) como sendo uma figura científica mais familiar do que Robert Hooke (1635-1703) (ver figura 14). Apesar de Hooke ser “experimentador que igualmente teorizou”, foi quase esquecido, enquanto Boyle, o “teórico que igualmente experimentou”, ainda é mencionado em livros de texto da escola primária. Dessa forma, ao destacar a maior relevância da teoria sobre a experiência dada pela comunidade científica, Hacking aponta para uma diferença do status da teoria ou da experiência que é modelada no nível social. O autor questiona sobre a necessidade de haver o método da ciência, que deve ser anterior a questões sobre a definição de método científico ou de método experimental. O autor indica a indução e a dedução como caminhos para a investigação científica com uma divisão ainda válida e exemplificada nas figuras de Carnap (figura 29) e Popper (figura 30) respectivamente.

Como este capítulo trata sobre o capítulo 9 do livro do Hacking a tradução é nossa, os termos grifados são referentes a tradução do citado capítulo.

Figura 29: Rudolf Carnap (1891—1970) http://www.iep.utm.edu/carnap/. Visitada em 29/08/2010

Figura 30: Karl Popper (19021994) http://www.iep.utm.edu/cr-ratio/. Visitada em 29/08/2010

Hacking traz as considerações feitas por Liebeg 6 sobre Bacon e suas investigações que valorizam as experiências, mas que destaca seu significado como sendo incompleto sem uma teoria precedente. Ou seja, Bacon traz a ideia que as observações sobre uma experiência só estariam completas se tivessem base em uma teoria já existente. Entretanto, Hacking considera esta indicação ambígua, com uma versão fraca e outra forte. A versão fraca requer a necessidade de algumas ideias sobre a natureza e os seus instrumentos antes que você conduza um experimento. Por sua vez a versão forte do enunciado de Liebig, diz que uma experiência é significativa somente se está em teste uma teoria sobre os fenômenos em questão. O autor se diz preocupado justamente sobre esta versão forte, questionando se deve haver uma conjectura sob o teste para que a experiência faça sentido. Ao que, imediatamente, responde pensar que não. Neste ponto, traz a questão: O que vem primeiramente, teoria ou experiência? Como você responderia essa questão? A Ciência observa sempre os experimentos com base em uma teoria ou, teorias podem surgir a partir de observações experimentais? Segundo Popper, a teoria precede às observações e a interpretação dos fatos são sempre à luz de teorias. Para contrapor o posicionamento de Popper, Hacking remete ao que considera “contra-exemplos óbvios”. Por exemplo, Humphry Davy (1778-1829) (figura

Justus von Liebig (1803-73), grande pioneiro da química orgânica que revolucionou indiretamente a agricultura pelo pioneirismo em fertilizantes artificiais de nitrogênio, segundo o autor.

31) começa seu livro texto de química, Elements of Chemical Philosophy (1812, p. 2-3) exemplificando o que é uma observação e o que é uma experiência.

Figura 31: Humphry Davy. Fonte: http://www.dec.ufcg.edu.br/biografias/HumpD avi.html. Visitada em 29/08/2010.

Segundo Davy, uma observação consistia em considerarmos com atenção os filamentos vegetais verdes delgados (Conferva rivularis) (figura 32) que no verão existem em quase todos os córregos, lagos, ou associações, sob as diferentes circunstâncias da sombra e da luz do sol, descobriremos glóbulo de ar ocultos em cima dos filamentos.

Figura 32: Conferva rivularis. Fonte: http://www.classicnatureprints.com/pr.Sowerby.Seaweeds/s. 2478.html. Acesso em 29/08/2010

Como consequência da observação, podemos então descobrir que o fenômeno ocorre devido à presença de luz. Já uma experiência consistiria em coletar os gases destas bolhas e verificar suas propriedades na presença de uma chama. Tais considerações poderiam originar, por analogia, questões sobre se o fenômeno ocorre em outras espécies ou sob outras condições. Se comprovado por novos testes, uma verdade científica geral é estabelecida: “que todos os Confervae na luz do sol produzem uma espécie de ar que suporta a flama em um grau superior; tem sido mostrado ser o caso por várias investigações minuciosas”. (DAVY, 1812, apud, HACKING, 1983) [tradução nossa]. A partir da análise e discussão de experimentos historicamente reconhecidos, Hacking aponta as relações entre estes e a teoria: a) Experimentos que precederam a

formulação da teoria correspondente; b) Experimentos que estimulam teorias; c) Experimentos que resultam em observações sem sentido; d) Experimentos e teorias desenvolvidos separadamente que se completam; e, e) Invenções que conduziram à análises teóricas posteriores. Vamos a alguns exemplos que o autor traz para cada tipo de relação: a) Experimentos que precederam a formulação da teoria correspondente – traz os exemplos de Erasmus Bartholin (1625-98) que descobriu a Dupla Refração (figura 33) ao examinar alguns cristais bonitos trazidos da Islândia - cristal-da-islândia ou calcita; Grimaldi (1613-63) e Hooke que examinaram a sombra e constataram a difração; e, o mesmo Hooke e Newton que chegaram aos fenômenos da interferência chamados anéis de Newton (figura 34). Segundo o autor, a primeira explanação quantitativa deste fenômeno não foi feita antes de um século mais tarde, em 1802, por Thomas Young (1773-1829). Estes são exemplos nos quais as observações precederam toda a formulação da teoria, obtidos a partir de pessoas “curiosas, inquisidoras e reflexivas” que “estavam tentando dar formas a teorias”. (HACKING, 1983) [tradução nossa].

Figura 33: Dupla Refração – mostra dois raios emergindo quando um raio simples de lz atravessa um cristal de calcite. Fonte: Encyclopædia Britannica, Inc., disponível em http://www.britannica.com/EBchecked/topicart/88899/73202/Double-refraction-showing-two-raysemerging-when-a-single-light. Acesso em 29/08/2010

Figura 34: Bolhas de sabão - apresentando os anéis de Newton. Fonte: http://www.if.ufrgs.br/tex/fisica-4/semanaII.htm Acesso em 26/08/2010.

Leia o trecho a seguir para saber mais sobre os “Anéis de Newton”: No século XVII físicos importantes como Robert Boyle (1627-1691), Robert Hooke (1635-1703) e Isaac Newton (1643-1727) também se encantaram com esse fenômeno e desenvolveram diferentes explicações para ele. Boyle já havia examinado a formação de cores em películas finas em seu livro Experiments and

considerations touching colours, publicado em 1664. O tema central deste livro não era exatamente a óptica, mas a relação entre a matéria e suas propriedades ópticas, incluindo a cor. Já Hooke, em sua obra Micrographia publicada em 1665, pela primeira vez apresentou um estudo sistemático sobre o fenômeno e, partindo da concepção de que a luz era um pulso propagado no éter causado pelo movimento do corpo luminoso, constatou a periodicidade das cores formadas. Influenciado por estas obras, Isaac Newton iniciou sua pesquisa sobre esse sistema de cores – os “anéis de Newton”. Para explicar a formação dos anéis coloridos, Newton elaborou a teoria dos “estados de fácil reflexão” e “estados de fácil transmissão”, baseada em uma concepção corpuscular da luz e descritas no livro II do Óptica e analisadas criticamente neste trabalho. (MOURA & SILVA, 2006)

Sugestão de leitura Leia o artigo completo de Moura & Silva, OS “ANÉIS DE NEWTON” E A TEORIA CORPUSCULAR DA LUZ, em : http://www.sbf1.sbfisica.org.br/eventos/epef/x/sys/resumos/T0154-1.pdf b) Experimentos que estimulam teorias – neste caso, observações notáveis de fenômenos são feitas o início de um caminho que resulta em uma teoria nova. Como exemplo, David Brewster (1781-1868), que, acreditando na natureza corpuscular da luz, com um sistema ótico experimental entre 1810 e 1840, determinou as leis da reflexão e da refração para a luz polarizada e que podia induzir birrefringência [refração dupla] nos corpos submetidos a certo esforço. Outro exemplo, é o de R.W. Wood (1868-1955) que entre 1900 e 1930 fez contribuições fundamentais para ótica quântica. Ambos contribuíram para a mecânica quântica, entretanto, sem partir desta, mas de “uma habilidade afiada de entender a natureza comportar-se em novas maneiras” (HACKING, p. 1983) [tradução nossa].

c) Experimentos que resultam em observações sem sentido – Hacking diz não fazer nenhuma reivindicação de que o trabalho experimental poderia existir independente da teoria, mas que é evidente que muitas pesquisas fundamentais precederam toda a teoria relevante. Algumas observações trouxeram resultados que não levaram a nenhuma conclusão ou teoria. É o caso das observações de Becquerel, em 1839, que a partir de uma pilha eletrovoltaica, constatou a alteração da tensão da pilha ao incidir luz em uma de suas placas. Apesar de atrair grande interesse e de serem observados outros fenômenos isolados, a compreensão do fenômeno só foi possível anos mais

tarde com Einstein e a teoria do fóton (efeito fotoelétrico), culminando em várias aplicações como a televisão, por exemplo. d) Experimentos e teorias desenvolvidos separadamente que se completam – são as “reuniões felizes”, onde o trabalho experimental e a teoria de origens diferentes se encontram. O exemplo que o autor traz é a descoberta da radiação de fundo completamente homogênea do universo, que implicava em uma temperatura média de 3K (três kelvin). Em 1965 os radioastronomos Arno Penzias e R.W. Wilson (figura 35) adaptaram um radiotelescópio para estudar o fenômeno da estática oriunda de fontes da energia de rádio no espaço, detectadas em transmissões de rádio e nos laboratórios de telefonia.

Figura 35: Arno A. Penzias and Robert W. Wilson. Fonte:

http://www.newgenevacenter.org/09_Biography/09b_Thinkers/2 0b-science.htm#penzias-wilson. Acesso em 29/08/2010

Figura 36: Teoria do Big Bang. Fonte: http://e-teacher.blogs.sapo.pt/10274.html. Acesso em 29/08/2010

O resultado encontrado não foi publicado, pois, seus descobridores não encontravam sentido para esta energia homogênea no universo. Entretanto, um grupo de teóricos, em Princeton, desenvolvia a teoria de uma grande explosão como a origem do universo – a teoria do Big Bang (figura 36). Como conseqüência de tal explosão, a teoria implicava de forma qualitativa na existência de uma temperatura residual que seria uniforme por todo o espaço e detectável sob a forma de ondas de rádio. Assim, o trabalho experimental de Penzias e Wilson, que poderia ser mais um experimento que resulta em observações sem sentido, “engrenou belamente com o que de outra maneira seria mera especulação” (HACKING, 1983) [tradução nossa]

e) Invenções que conduziram à análises teóricas posteriores – a termodinâmica é

campo apontado por Hacking onde encontramos muitos exemplos de invenções práticas que conduziram à análise teórica. Alguns exemplos são: a máquina atmosférica de Newcomen (1709-15), o motor de condensação de Watt (1767-84) (figura 38) e o motor de alta pressão de Trevithick (1798) (figura 40).

Figura 37: James Watt (1736 – 1819). Fonte: http://www.feiradeciencias.com.br/cientistas/watt.asp. Acesso em 29/08/2010.

Figura 39: Richard Trevithick (1771 – 1833). Fonte: http://pt.wikilingue.com/es/Richard_Trevithick Acesso em 29/08/2010.

Figura 38: Primeira máquina a vapor. Fonte: http://www.feiradeciencias.com.br/cientistas/watt. Acesso em 29/08/2010

Figura 40: Motor de alta pressão de Trevithick (1798). Fonte: http://www.unb.ca/transpo/mynet/mtu82.htm. Visitada em 29/08/2010

Estes consistiram em uma espécie de evolução de máquinas que levaram o gênio de Sadi Carnot (1796-1832), através da construção do Ciclo de Carnot, o conceito da eficiência termodinâmica e o principio de conservação de energia, à ciência da termodinâmica. Para Hacking, “as experiências eram as experimentações imaginativas exigidas para a perfeição da tecnologia que se encontra no centro da Revolução Industrial”. Numa tentativa de conclusão sobre o texto de Hacking, destaco o que Galison considera sobre Hacking, a dizer que este reviveu, vinte anos depois, o slogan do filósofo Ernest Nagel, em 1961, segundo o qual “as experiências têm vida própria”. Para tal, Galison aponta que Hacking teve em mente algo diferente do Nagel, considerou a experimentação não subjugada à teoria e que as experiências tem objetivos que diferem da mera verificação de teorias, ainda que façam isso constantemente (GALISON, 1997) . Hacking concluiu, segundo Galison, com base no vigor da experimentação e dos objetos que estuda, que embora não pudesse aceitar um realismo sobre teorias, os campos do conhecimento científico (por exemplo, física, biologia e astrofísica) poderiam chegar para um realismo sobre entidades experimentais (idem). Há uma delimitação que necessita estar presente ao se comparar as conclusões de Hacking, no que diz respeito a independência possível entre o experimento e a teoria, com o que diz alguns teóricos como Bachelard ao afirmar que nenhum experimento está ausente de uma teoria. Parece claro que mesmo a observação mais simples faz uso de algum tipo de teoria, mesmo que seja a que serviu de subsídio para o funcionamento de um instrumento que analisa ou coleta dados do experimento. A delimitação está em qual teoria está em questão. Hacking deixa claro que dados experimentais surgiram antes da teoria conseqüente. Contudo, é impossível negar que o olhar do observador não está alicerçado em alguma teoria, ainda, que não necessariamente a teoria que servirá de base para explicar o fenômeno observado. Hacking aponta para a impossibilidade de se realizar qualquer generalização no que se refere às relações entre experiência e teoria. Esta é provavelmente a visão mais atual da ciência ou que pode fundamentar concepções adequadas sobre a natureza da ciência. O capítulo em estudo configura-se, portanto, em uma leitura essencial para os pesquisadores sobre a história e epistemologia da ciência, bem como, sobre o ensino de ciências.

Dentro das relações apontadas por Hacking, lei o quadro a seguir e caracterize a relação entre a teoria sobre o campo de Higgs e a descoberta do bósn de Higgs: Como a energia se condensa em uma partícula e esta adquire massa? Na física existe um modelo para explicar a existência da matéria e suas propriedades: o Modelo Padrão. Este modelo está relacionado a um mecanismo que trouxe consistência a teoria que prever ou explicar partículas com massa, o mecanismo de Higgs, que foi proposto em 1964, por dedução, pelo físico britânico Peter Higgs que postulou que existia o bóson que devia dar sua massa a outras partículas. O mesmo mecanismo foi proposto de forma independente por vários cientistas no meado da década de 1960. Em 1967, o mecanismo de Higgs foi incorporado em uma teoria descrevendo as interações fracas e eletromagnéticas. O mecanismo de Higgs prevê a existência do bóson, uma partícula fundamental do modelo que não foi encontrada mesmo em vários testes com aceleradores de partículas nos últimos 45 anos. Em julho de 2012, o Laboratório Europeu de Física de Partículas (CERN) anunciou que acreditava tê-la encontrado. O bóson de Higgs não existe nas condições ambientes, nem mesmo na maior temperatura possível do centro do planeta. Para recriar as condições favoráveis para o surgimento do bóson, os cientistas usaram a engenharia reversa, fazendo colidir um feixes de partículas (prótons) aceleradas a velocidades próximas à da luz. Quando os prótons se chocam a energia liberada pode permitir o surgimento dos componentes dessas partículas, entre ela o bóson de Higgs. Isso exigiu a construção de um acelerador do tamanho de uma montanha que está no Fermilab (figura 42).

O CERN ou LHC (Large Hadron Collider Grande Colisor de Hádrons) (figura 41) está localizado em um túnel de 27 km de circunferência, a 175 metros abaixo no nível do solo na fronteira entre a França e a Suiça, próximo a cidade de Genebra.

Figura 41: LHC – visão de um dos seus túneis. Fonte: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:CERN_LHC_Tunnel1.jpg Visitada em: 02/03/2014

A função do bóson pode ser resumida como um desacelerador que freia as partículas e confere-lhes a aparência de massa. Também pode ser ilustrada como um campo de energia no qual as partículas ficam aderidas resultando na sensação de massa. Partículas que interagem muito têm mais massa e partículas que interagem pouco ou não interagem têm pouca ou nenhuma massa.

Figura 42: FERMILAB - Fermi National Accelerator Laboratory, labortório na Suiça que contém o LHC. Fonte: http://en.wikipedia.org/wiki/File:Fermilab.jpg

Visitada em: 02/03/2014 O bóson de Higgs é chamado de "Partícula de Deus" por causa de um livro que teve o título trocado. O Prêmio Nobel de Física Leon Lederman queria chamá-lo de "The Goddamn Particle" ("a partícula maldita"), por ser difícil de encontrá-la. O editor tirou o termo "damn" e colocou o título de "The God Particle", já que temia que a palavra "maldita" fosse considerada insultante. O funcionamento do LHC pode ser visto na animação disponibilizada em: <http://www.youtube.com/watch?v=Ko_eDMhe5z8>

Sugestão de atividade: Realize uma pesquisa sobre as descobertas no campo da ciência Química que servem de exemplos para as relações apontadas por Hacking.

3.2. Feiticeiros e Aprendizes: As ciências naturais Nesse capítulo, apresento um resumo comentado 7 do texto “FEITICEIROS E APRENDIZES: As ciências naturais” cujo autor é o historiador Eric Hobsbawn.

Figura 43: Eric Hobsbawm - Nascido em Alexandria (Egipto), em 1917, o historiador Eric Hobsbawm, viveu nas cidades de Viena e de Berlim, antes de iniciar a sua vida académica em Londres. Considerado um dos mais importantes historiadores actuais, Hobsbawm, além de velho militante de esquerda, continua a utilizar o método marxista para a análise da história, sempre a partir do princípio da luta de classes, defendendo até hoje o seu compromisso com o comunismo. Sem Eric Hobsbawm, hoje com 83 anos, não haveria um retrato tão amplo da hisdtória dos séculos XIX e XX nos seus diferentes aspectos. Fonte: http://www.wook.pt/authors/detail/id/17492. Acesso em 29/08/2010.

Além de ser um convite para que você busque essa importante referência, trago um exemplo da análise do desenvolvimento da Ciência sob uma perspectiva de sua História recente. A abordagem histórica de Hobsbawm abrange a dimensão da ciência como um dos elementos centrais da história da sociedade no século XX. Apesar de não ser um historiador da ciência, usa a história da ciência para caracterizar bem a importância do desenvolvimento científico para a sociedade e as influências sociais e políticas sobre a ciência. É o que o autor já indica nas duas citações iniciais do capítulo (uma de Claude Lévi-Strauss e a outra de Margaret Jacob), e caracteriza o século como dependente da ciência, posição que ao mesmo tempo permite seu desenvolvimento e causa um desconforto frente ao aumento do poder da ciência e, até mesmo, certa decepção por este mesmo poder não resolver problemas sociais.

Resumo comentado do texto “FEITICEIROS E APRENDIZES: As ciências naturais”. In: Hobsbawm, Eric J., 1917. Era dos Extremos: o breve século XX: 1914-1991 / Eric Hobsbawm. São Paulo: Companhia das Letras. Cap. 18, pp. 504-536.

O título remete a uma história dos tempos onde aprendizes iniciavam seu aprendizado com feiticeiros de maneira empírica com pouco conhecimento específico sobre magia. O aprendizado se dava com o “aprender fazendo”.

Figura 44: Cena do filme Fantasia - filme de animação de longametragem, considerado um clássico, produzido pelos estúdios Disney em 1940, que inspirou o filme “O Aprendiz de Feticeiro” que estreiou em agosto de 2010 nos cinemas do Brasil. Fonte: http://www.planetadisney.net/noticia/disney-lancara-fantasia-e-fantasia2000-em-dezembro/. Acesso em 29/08/2010.

 Sugestão de atividade: Assista ao filme “O Aprendiz de Feiticeiro” buscando as características das relações entre o conhecimento, a ciência e a magia presentes no filme. O capítulo - FEITICEIROS E APRENDIZES: As ciências naturais - está dividido em 5 partes. A primeira parte mostra o início de uma organização da comunidade científica propiciada pela descentralização da ciência nos países europeus e pela fuga de cientistas de países por motivos políticos e/ou econômicos. Para tal, começa com a apresentação de dados que mostram a evolução quantitativa na formação de cientistas a partir da “revolução educacional da segunda metade do século” e traz a história de acertos da ciência que são reconhecidos pelos prêmios Nobel, distribuídos pelo século XX. Este é um parâmetro bastante válido se considerarmos que pesquisas que se destacam muito provavelmente são oriundas de centros de pesquisa conceituados. Analisando a origem dos ganhadores, Hobsbawm mostra a queda da hegemonia européia no campo das ciências e a ascensão da ciência dos EUA, e de países de colonização européia e asiáticos. O autor afirma que “a ciência eurocêntrica se encerrou no século XX” (p.505). Destaca que asiáticos, e até europeus são repatriados pelos EUA e contribuem para o seu desenvolvimento cientifico,

concentrando-se em poucos Estados ricos altamente desenvolvidos. Tal concentração é atribuída pelo autor à existência de uma única metodologia e uma linguagem comum às ciências naturais, dentro de um contexto de um mundo globalizado. Como consequência de tais aspectos, juntamente com a necessidade de formação de grupos para comunicação, houve a formação de uma elite que se distanciava da sociedade de não cientistas que necessitava de cada vez mais publicações com o objetivo de “explicar uns aos outros o que se passava fora de seus respectivos campos”. Por tratar-se de uma história recente cujo período abrange parte significativa da história da nossa própria vida, não há como não concordar com a afirmação de Hobsbawm: o século XX dependeu da ciência “avançada” (que o autor define como a que culmina na formação de pós-graduação esotérica) como nenhum outro século. Argumenta que a sociedade do final do século XIX já convivia com o avanço tecnológico, como na indústria e nas comunicações, e até se encontrava sob as ideologias decorrentes de teorias científicas, como a teoria de Newton (século XVIII) e a de Darwin (final do século XIX), mas, o domínio da técnica, da experiência, ainda prevalecia. E fortalece seu argumento com dois aspectos da Era dos Impérios: a moderna tecnologia (com o automóvel, o avião) e a moderna teoria científica (relatividade, quantum, genética). Assim fica evidente a aplicação das descobertas cientificas na sociedade, mesmo as mais esotéricas e revolucionárias, porém, sem tornar a ciência essencial para a vida diária. Hobsbawm atribui o problema da abrangência das tecnologias ao distanciamento entre as descobertas e teorias e o cidadão comum. A compreensão de descobertas como a fissão nuclear por Otto Hahn (1939), ou o trabalho de Alan Turing (1935), que resultou na moderna teoria do computador, era privilégio de poucos cientistas.

Sugestão de Leitura Visite o blog do mestre Chassot (<http://mestrechassot.blogspot.com/2010/12/12-turing-emaca-envenenada.html>) e se surpreenda com a história de Alan Turing. Ao mesmo tempo, qualquer nova descoberta ou inovação da ciência era rapidamente aplicada em uma nova tecnologia, seus pesquisadores não viam sentido que seus problemas fossem entendidos por outros. Esta é a origem das tecnologias atuais que se configuram em verdadeiras “caixas pretas” cujo princípio de funcionamento é de

conhecimento de poucos. Nesse sentido, o autor traz o exemplo do laser, dos supercondutores e das técnicas de combinação de genes. O usuário final cada vez mais tem sua atuação limitada de modo que a operação de uma tecnologia dispensasse a intervenção humana, salvo para corrigir algum erro. O exemplo dos operadores de caixa de supermercado, que o autor traz, é bastante claro. A digitação do preço foi substituída por leitores de códigos de barral resultando na totalização dos preços dos produtos e até o troco a ser dado ao cliente. Não é necessário para o operador a compreensão de como a máquina realiza suas tarefas, isso é, nas palavras do autor, era “tão irrelevante quanto incompreensível para o operador” (p. 510). E então, o autor remete-se ao título do capítulo: “O aprendiz de feiticeiro não precisa mais preocupar-se com sua falta de conhecimento” (idem). A relação entre magia e ciência está clara: o usuário leigo vê a tecnologia como uma mágica inexplicável, mas, que funciona. O que você sabe sobre o funcionamento de um aparelho de fax? Como podemos enviar uma imagem através de uma linha telefônica e esta imagem ser reproduzida em outro aparelho a milhares de quilômetros de distância? O fax já se tornou obsoleto diante das novas tecnologias como os dinâmicos celulares atuais que trocam textos, imagens e vídeos em tempo real. É provável que você não tenha tido a oportunidade de desvendar a “mágica” por trás do fax e já está diante de novas “caixas pretas”.

 Sugestão de Atividade: Que tal desvendar o mistério de algumas “caixas pretas”? Pesquise sobe o funcionamento de instrumentos que são frutos da tecnologia atual e relacione com o instrumento que foi substituído por essa nova tecnologia. Por exemplo, o pen-drive e o disquete; o aparelho de televisão LCD e o aparelho que usava válvulas; o forno de microondas e o forno elétrico, entre outros. Dessa forma, Hobsbawm caracteriza o papel da tecnologia na vida humana no final do século XX: indispensável e onipresente. Até mesmo a religião se tornou dependente da tecnologia, tanto no uso de satélites para comunicação, como no uso da datação de rádiocarbono para comprovar a autenticidade do sudário de Turim, até o uso de armas nucleares pelos fundamentalistas. Neste ponto, o autor faz o contraponto que torna o capítulo especialmente interessante: apesar da relação da dependência, “o século XX não se sentia à vontade com a ciência que fora a sua extraordinária realização” (p. 511). O medo e a desconfiança são

atribuídos pelo autor a quatro sentimentos: o de que a ciência era incompreensível; o de que suas consequências tanto práticas quanto morais eram imprevisíveis e provavelmente catastróficas; o de que ela acentuava o desamparo do indivíduo, e solapava a autoridade. Dessa forma, a sociedade buscou o sobrenatural para atender suas necessidades e atenuar suas expectativas e inseguranças já que a ciência não o fez, ou aumentou-as ainda mais. A ficção científica inspirou visões de “objetos voadores não identificados” e várias descobertas eram tidas como prejudiciais, ainda que sem nenhuma comprovação, e geravam temores sobre os rumos da sociedade sob o domínio da ciência. O autor aponta que na primeira metade do século os riscos estavam nos únicos regimes políticos que controlavam a ciência: o stalinismo e o nacional-socialismo alemão. Como exemplo, traz as ciências biológicas cujos cientistas não concordavam com as políticas raciais nazistas e a imposição do regime stalinista de processos lamarckianos, defendido pelo biólogo Trofim Lisenko, cujo prestígio levou a rejeição obrigatória da genética que era desenvolvida no resto do mundo. Nesta abordagem, o autor deixa claro o poder político determinando e limitando o desenvolvimento da ciência. Já na segunda metade do século, as consequências potenciais das descobertas científicas (que era de conhecimento dos próprios cientistas), como o poder de destruição da bomba atômica, levaram a sociedade ao pesadelo da guerra nuclear e à crise mundial iniciada na década de 1970. A ciência na Era das Catástrofes não foi capaz de dar ao homem o poder de controlar a natureza ou alterar a capacidade de adaptação da mesma natureza frente aos feitos da humanidade. Assim, o autor mostra as bases do desconforto da sociedade em relação à ciência.

Qual a sua opinião sobre a energia nuclear?

Em alguns países esta é a única forma de energia economicamente viável para atender às necessidades da população. Porém, acidentes nucleares como o de Chernobil (1986) e os recentes vazamentos das usinas nucleares do Japão (2011) trazem à tona a discussão sobre as vantagens e desvantagens desse tipo de energia. A sociedade precisa manter um posicionamento crítico e consciente das questões que envolvem as descobertas científicas.

Figura 45: Primeira bomba Atômica e foto da explosão. Fonte: http://www.sociedadenewtoniana.kit.net/socnewtoniana/textobombaatomica.htm. Acesso em 29/08/2010.

A segunda parte refere-se a certo período na Era dos Impérios, no qual ocorreu a separação “entre as descobertas dos cientistas e a realidade baseada na experiência dos sentidos ou por eles imaginável” (p.515) e entre a ciência e a lógica do senso comum. A teoria torna-se a base do conhecimento sobrepondo-se ao conhecimento prático. Entretanto, o autor deixa claro que a observação e a experimentação não perderam importância, pelo contrário, o avanço tecnológico permitiu novas e importantes descobertas a partir de observações de fenômenos (são citados os exemplos do microscópio eletrônico e o radiotelescópio). A automação e a introdução do computador para realizar cálculos mais rápidos e precisos contribuíram para a evolução da experimentação e a construção de modelos. O que está implícito já no parágrafo inicial desta parte é que os resultados empíricos eram analisados à luz de teorias pré-existentes, e que havia inicialmente uma tendência a adequar os resultados a estas teorias ou modelos sem que promovessem refutação ou o surgimento de novas teorias baseadas em novos parâmetros, ou como o autor coloca, de inovação. O próprio avanço tecnológico tornou tal situação insustentável. E muito apropriadamente Hobsbawm lança a inovação teórica ocorrida na “rainha das ciências”, a

física (sem desconsiderar a revolução da biologia molecular na segunda metade do século XX). A

física

newtoniana

mostrava-se

sólida,

consistente,

coerente

“metodologicamente certa”. Não permitia a ambiguidade e a falta de objetividade. O determinismo, alicerçado com as limitações técnicas como o microscópico óptico, direcionava a experiência à comprovação de resultados teóricos. Todo questionamento que negava as leis universais de Newton era tido pelos cientistas como “declarações de princípios ‘não científicos’”, portanto não interessavam aos mesmos (p. 517). Contudo, a física clássica teve suas “bases solapadas pelas teorias de Planck e Einstein” decorrente de descobertas empíricas que implicaram em mudanças na teoria atômica. As certezas cederam lugar a conceitos como dualidade (do comportamento ondapartícula da luz proposto por Einstein e seguido por Planck), relatividade (Einstein, 1915), princípio da incerteza (Heisenberg, 1927) ou probabilidade (Schrödinger). Desde o surgimento de modelos atômicos baseados na idéia do “quanta” de Max Planck, inicialmente proposto por Niels Bohr, em 1912-3, a comunidade científica se deparava com um universo submicroscópico que coloca em dúvida as leis newtonianas que continuavam válidas e demonstráveis no universo supra-atômico. E o autor define bem o conflito: os cientistas “não sabiam como juntar o velho e novo” (p. 518). A insustentabilidade do determinismo newtoniano é ilustrada pelo autor ao destacar que a idealização da mecânica quântica se deu quase simultaneamente em diversos países. No que chama de “brilhante golpe da física matemática” (p. 518), a mecânica quântica trouxe uma certa (porém tênue) estabilidade, ainda que dinâmica, aos cientistas. Ainda que inicialmente houvesse pioneiros que não aceitavam o fim das “velhas certezas” (o autor cita Max Plack e o próprio Einstein), a causalidade determinística deu lugar ao conceito de probabilidade.

Figura 46: Fifth Solvay International Conference [5a Conferência Internacional de Solvay] - October 1927. 8 Fonte: http://en.wikipedia.org/wiki/Solvay_Conference#Fifth_conference. Acesso em 29/08/2010.

Mas ainda haviam contradições e incoerências que mantiveram uma intranquilidade na comunidade científica, atribuídas a dificuldade de relacionar as várias possibilidades de percepção da realidade visando a compreensão da sua totalidade. Nesse sentido, é citado o “princípio da complementaridade”, de Niels Bohr, que tentou através, de um conceito metafísico, não racional e de caráter universal, trazer uma justificativa às contradições. Nem a matemática, considerada pelo autor como o reduto da certeza, escapou da incoerência que se generalizou nas ciências. Traz como exemplo o teorema de Gödel (1931) que ao provar a impossibilidade de um sistema de axiomas de basear em si mesmo, conclui que o mundo consistente internamente é contraditório. A inovação teórica na física levou-a a uma crise que não se limitou a aspectos internos deste campo da ciência, mas atingiu e influenciou outros campos e o modo como a sociedade via a ciência e os cientistas.

Participantes da 5a Conferência Internacioal de Solvay, em 1927, realizada no Institut International de Physique Solvay in Leopold Park - A. Piccard, E. Henriot, P. Ehrenfest, Ed. Herzen, Th. De Donder, E. Schrödinger, J.E. Verschaffelt, W. Pauli, W. Heisenberg, R.H. Fowler, L. Brillouin; P. Debye, M. Knudsen, W.L. Bragg, H.A. Kramers, P.A.M. Dirac, A.H. Compton, L. de Broglie, M. Born, N. Bohr; I. Langmuir, M. Planck, M. Curie, H.A. Lorentz, A. Einstein, P. Langevin, Ch. E. Guye, C.T.R. Wilson, O.W. Richardson. Fonte: http://en.wikipedia.org/wiki/Solvay_Conference#Fifth_conference. Acesso em 29/08/2010.

Após demonstrar como um arcabouço conceitual foi tomando grandes dimensões, exemplificando com o aumento da complexidade da estrutura do átomo, o autor revela que o aspecto estético das teorias foi cedendo lugar a complexidade e leis menos universais. A complexidade resultante das descobertas que se proliferaram com o avanço tecnológico, resultando em equipamentos e instrumentos analíticos mais precisos, associados a velocidade crescente de processamento de dados, capacitou os cientistas a investigar mais profundamente o universo subatômico. Como conseqüência, o autor relata o rompimento entre causalidade e previsibilidade e, para a história, descobertas como a expansão do universo (previsto pela teoria da relatividade e observado pelo telescópio E. Hubble – 1929), indicavam o fim de um velho mundo e a perspectiva de um novo mundo cujos contornos não se podia prever, e levaram cientistas e leigos a mais confusão. A citação de Planck (p. 523) reflete esta confusão ao destacar que qualquer axioma científico pode ser negado e qualquer “teoria idiota” terá seguidores. Tecendo um quadro formado pela ascensão de Hitler e o colapso da economia mundial, Hobsbawm aborda a Era das Catástrofes como a era onde os cientistas se mostravam mais politizados por acreditarem que o “extraordinário poder da ciência” não era de conhecimento de leigos, incluindo de políticos. E os conflitos entre a esquerda política e conservadores levaram os cientistas a perceber que, além do financiamento público, também era preciso uma organização pública para suas pesquisas. A culminância do que o autor intitula como a “era da ciência politizada”, foi a Segunda Guerra Mundial, onde cientistas dos países aliados influenciaram a construção da bomba nuclear e, em seguida, se desesperaram para que a mesma não fosse utilizada, refletindo a força de posicionamentos políticos dentro da ciência que se estendeu em campanhas antinucleares no pós-guerra. A terceira parte do capítulo traça um panorama mundial, pós-segunda guerra, centralizado na guerra fria entre EUA e URSS. A ciência, pelas suas características já citadas, não poderia se desenvolver sob um regime autoritário, mas, houve um desenvolvimento financiado pelo Estado, no bloco soviético, e a adaptação dos cientistas. O caso que o autor usa para exemplificar esta adaptação é o do físico soviético André Sakharov, principal responsável pela bomba de hidrogênio soviética, e o “maior porta-voz nacional (e internacional) da dissidência na URSS”. E cita marcos importantes neste período: o lançamento do Sputinik (figura 40), em 1957, primeiro satélite artificial; o primeiro vôo espacial tripulado por um homem e mulher; e os primeiro passeios espaciais. Todos

estes feitos foram russos, enfrentando a hegemonia dos EUA no Ocidente que investia fortemente seus recursos econômicos na corrida espacial.

Figura 47: Sputinik 1 (4/Outubro/1957): Início da Conquista Espacial. Fonte: http://www.uefs.br/pecs/textos/escala_kit.html. Acesso em 29/08/2010

Com a pergunta: “Pode dizer-se que essas flutuações de temperatura política e ideologias afetaram o progresso das ciências naturais?”, Hobsbawm inicia a quarta parte do capítulo. E apesar de responder que as ciências naturais são muito menos afetadas que as ciências sociais e humanas, ideologia e a filosofia, cujos cientistas mantinham-se “nos limites da metodologia empiricista que necessariamente se tornara padrão numa era de incerteza epistemológica” (p. 528), o autor traz uma afirmação que ilustra bem sua concepção sobre a relação ciência e sociedade: “Contudo, a ciência reflete sua época, embora seja inegável que alguns movimentos importantes da ciência são endógenos” (idem). Para historiadores da ciência, estão explícitas nesta afirmação concepções externalistas e internalistas da história da ciência. Abordando o gradualismo, a continuidade, o desenvolvimento teórico das origens do universo e a evolução do planeta (como a atuação da placas tectônicas e outras mudanças), o autor reforça sua resposta a questão inicial. Na quinta e última parte do capítulo, Hobsbawm parte do problema do aumento do “efeito estufa”, ocasionado pelo emprego de produtos descobertos pela ciência (fluorocarbonos empregados em processos de refrigeração e aerossóis) que consumiam o ozônio atmosférico (descoberta dos químicos Rowlande e Molia, em 1973). Nesse ponto, a definição que o autor atribui ao efeito estufa não o contemplando também como um fenômeno natural. Os gases em equilíbrio cíclico na Natureza, promovem o efeito estufa e mantém o aquecimento do planeta inclusive à noite. Assim, a intensa e progressiva atividade

humana aumenta a concentração de gases (alguns poluentes) que, além de aumentar o efeito estufa, destroem a camada de ozônio, mais um exemplo de como os produtos da ciência causaram desconforto para a sociedade diante de um perigo real. As preocupações referentes ao equilíbrio ecológico, segundo o autor, já justificariam a interferência política e ideológica nas ciências naturais. Porém, debates sobre limitações práticas e morais se acentuaram com o desenvolvimento da genética e da biologia molecular. A revolução do DNA e a possibilidade manipulações genéticas levaram a conflitos internos à ciência e externos com os mais diversos setores sociais (feministas, religiosos, grupos econômicos). Cientistas defendiam a pesquisa ilimitada, ainda que suas aplicações tecnológicas sejam restringidas. Entretanto, a dependência de financiamento já era uma limitação, que juntamente com os questionamentos sobre as condições e conseqüências do conhecimento, assim como sobre a quem caberia o controle da ciência, direcionaram a pesquisa ao que era socialmente útil ou lucrativo. Esta definição sobre quem deveria controlar a ciência talvez mais apropriadamente coubesse aos filósofos da ciência, entretanto, a falta deste direcionamento deste ou de outro segmento ligado a ciência levou ao paradoxo citado pelo autor, no qual o grande poder da tecnologia no século XX estivesse submetido a comunidades cada vez menores de pessoas que não tinham o desenvolvimento da pesquisa “pura” como prioridade a não ser diante da perspectiva da aplicação prática. Hobsbawm finaliza o capítulo deixando claro que, apesar do poder demasiado grande e indispensável atingido pela ciência, o que tornou impossível deixá-la entregue a seus próprios cuidados, a ciência marcou o século XX como a “era do progresso humano”.

4. Capítulo IV – A Pesquisa e o ensino de Química: da reprodução à produção do conhecimento Nesse capítulo proponho a leitura dos dois artigos a seguir com o objetivo de traçarmos uma perspectiva sobre o chamado “estado da arte” da pesquisa em ensino de Química. Assim, pretendo que você possa relacionar a pesquisa no ensino de Química com a mudança da reprodução à produção do conhecimento. Outros objetivos para esse capítulo são estabelecer parâmetros iniciais para a compreensão da evolução da pesquisa ensino de química e compreender a importância da pesquisa para o ensino de química na sociedade atual.

Sugestão de Leitura O primeiro artigo para leitura nesse capítulo é: Do Estado da Arte da Pesquisa em Educação em Ciências: Linhas de Pesquisa e o Caso “Ciência-Tecnologia-Sociedade”. CACHAPUZ et al (ALEXANDRIA Revista de Educação em Ciência e Tecnologia, v.1, n.1, p. 27-49, mar.2008 ISSN). Disponível em: http://alexandria.ppgect.ufsc.br/files/2012/03/CACHAPUZ.pdf Visitada em 02/03/2014. Após a leitura do artigo de Cachapuz et al, com o propósito de que você encontre subsídios para construir uma visão própria e embasada sobre a pesquisa em ensino de ciências e, mais especificamente, sobre a pesquisa no ensino de ciências, proponho a leitura do artigo de Roseli Schnetzler. Roseli é uma importante pesquisadora sobre o tema, orienta várias dissertações de mestrado e teses de doutorados, a maioria relacionadas à pesquisa no ensino de química, uma referência fundamental para quem pretende ser um educador que pesquisa sua prática. Nesse artigo é apresentado um possível “estado da arte” da pesquisa em ensino de química durante 25 anos de Sociedade Brasileira de Química (SBQ).

Sugestão de Leitura Leia o artigo A PESQUISA EM ENSINO DE QUÍMICA NO BRASIL: CONQUISTAS E PERSPECTIVAS. Roseli P. SCHNETZLER. O artigo foi publicado na revista Química Nova, volume 25, em 2002. Disponível em:

http://www.scielo.br/pdf/qn/v25s1/9408.pdf Acesso em 02/03/2014. Trabalhos na área da Didática das Ciências apontam que programas de formação inicial ou continuada precisam contemplar certas necessidades formativas de professores, tais como: i) dominar os conteúdos científicos a serem ensinados em seus aspectos epistemológicos e históricos, explorando suas relações com o contexto social, econômico e político; ii) questionar as visões simplistas do processo pedagógico de ensino das Ciências usualmente centradas no modelo transmissão-recepção e na concepção empirista-positivista de Ciência; iii) saber planejar, desenvolver e avaliar atividades de ensino que contemplem a construção-reconstrução de idéias dos alunos; iv) conceber a prática pedagógica cotidiana como objeto de investigação, como ponto de partida e de chegada de reflexões e ações pautadas na articulação teoria-prática v) (Carvalho e Gil Pérez, Menezes, Porlán e Toscano, apud SCHNETZLER, 2002).

Como você pode perceber, a pesquisa é apontada como fundamental para a prática do professor. Para entender como essa ação investigativa é necessária a sua futura prática, veja o que diz o artigo sobre A PESQUISA EM ENSINO DE QUÍMICA: vi) i) consiste no aperfeiçoamento do ensino e aprendizagem de química; vii)

ii) utiliza teorias da psicologia, sociologia, filosofia,etc.;

viii) iii) utiliza técnicas, tais como: testes, observações, entrevistas, questionários. ix) Nesse sentido, as diferenças entre pesquisas em educação química e em química são: x)

investiga-se sobre pessoas e não sobre elétrons;

xi)

os resultados de pesquisa variam com o tempo e local;

xii) não existe ainda uma metodologia de pesquisa bem estabelecida e aceita; xiii)

não existe ainda um sistema de publicação bem estabelecido

xiv)

(FRAZER, 1982, p.127, apud SCHNETZLER, 2002).

Tais ideias podem evidenciar um caráter meramente prático ou instrumental às pesquisas em ensino de química ao reduzi-las a meras aplicações de teorias e modelos das Ciências Humanas, particularmente, da Psicologia (primórdios - anos 60 e 70).

Na década de 80, o chamado “movimento das concepções alternativas”, conferiu outro status à área de pesquisa em ensino de química, situando-a em uma outra maior, a da Didática das Ciências, que vem se constituindo como um campo científico de estudo e investigação, com proposição e utilização de teorias/modelos e de mecanismos de publicação e divulgação próprios e, principalmente, pela formação de um novo tipo de profissional acadêmico – o/a pesquisador/a em ensino de Ciências/Química. Com a leitura dos artigos, você poderá perceber que a evolução das linhas de pesquisa em ensino de Química/ Ciências acompanha as transformações das concepções sobre o processo ensino aprendizagem, quer sejam epistemológicas, sociais e/ou didáticopedagógicas. Ao mesmo tempo em que a pesquisa no ensino de Química/ Ciências é uma necessidade decorrente das transformações das concepções, constituem um veículo que ajuda a consolidar tais concepções. Mesmo com os grupos de pesquisa e as ferramentas de divulgação, a prática mostra que os professores ainda direcionam suas práticas para a reprodução de conhecimento, o que serve como indício para a necessidade de mais pesquisas sobre os cursos de formação e de formação continuada de professores e de criação de espaços de divulgação dessas pesquisas tanto no ambiente acadêmico quanto nas escolas onde atuam os professores.

 Sugestão de Atividade A partir da leitura dos dois artigos anteriores elabore um projeto de pesquisa para investigação no Ensino de Química a partir de um problema de livre escolha sobre o tema.

5. Considerações Finais Não é propósito deste material de apoio esgotar as discussões sobre as a História das Ciências e sobre os Pressupostos Filosóficos que influenciam o ensino de química. A intenção é estimular a pesquisa desses fatores,em como, destacar a sua importância para o ensino que pretende formar cidadãos capazes de compreender o mundo em que está inserido. O

aproveitamento

deste

material,

bem

como

disciplina,

dependem

fundamentalmente da disposição e do compromisso pessoais. Somente o cumprimento das atividades e a pesquisa para aprofundamento nas referencias poderão complementar com qualidade a sua formação. Espero que esta obra possa ter contribuído para a sua formação, principalmente, no que remete à formação de um educador com compromisso claro de ser um agente transformador seja qual for a esfera educacional do seu campo de atuação.

6. Referências ARAÚJO, Renato. Verificação histórica do paralelismo ético-físico no atomismo antigo. Préprojeto de mestrado.2002. Disponível em: <http://br.geocities.com/ferreavox/paralelismo.html>. Acesso em: 05 out. 2006 BACHELARD, G. A Formação do Espírito Científico: contribuição para uma psicanálise do conhecimento. Traduzido por Estela dos Santos Abreu. Rio de Janeiro: Contraponto, 1996. ________________. A Filosofia do Não: filosofia do novo espírito científico. Traduzido por Joaquim José Moura Ramos. 5.ed. Lisboa: Editorial Presença, LDA, 1991. ________________. O Novo Espírito Científico. Traduzido por Juvenal Hahne Júnior. 2.ed. Rio de Janeiro: Tempo Brasileiro, 1985. CACHAPUZ et al. Do Estado da Arte da Pesquisa em Educação em Ciências: Linhas de Pesquisa e o Caso “Ciência-Tecnologia-Sociedade”. ALEXANDRIA Revista de Educação em Ciência e Tecnologia, v.1, n.1, p. 27-49, mar.2008 ISSN. Disponível em http://www.ppgect.ufsc.br/alexandriarevista/numero_1/artigos/CACHAPUZ.pdf. Acesso em 30.ago.2010. CAPRA, Fritjof. O tao da física. São paulo: Cultrix. 1983. CHASSOT, Attico. A ciência através dos tempos. 2 ed. São Paulo: Moderna, 2004. ________________. Da Química às Ciências: um caminho ao avesso. Fonte: http://www.atticochassot.com.br/textos_sala_graduacao.htm. Visitada em 30/08/2010.

ARAÚJO Renato. Verificação histórica do paralelismo ético-físico no atomismo antigo. Pré-projeto de mestrado.2002 Disponível em: <>. Acesso em: 05 out. 2006. BACHELARD, G. A Formação do Espírito Científico: contribuição para uma psicanálise do conhecimento. Traduzido por Estela dos Santos Abreu. Rio de Janeiro: Contraponto, 1996. ________________. A Filosofia do Não: filosofia do novo espírito científico. Traduzido por Joaquim José Moura Ramos. 5.ed. Lisboa: Editorial Presença, LDA, 1991. ________________. O Novo Espírito Científico. Traduzido por Juvenal Hahne Júnior. 2.ed. Rio de Janeiro: Tempo Brasileiro, 1984.

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SCHNETZLER, Roseli Pacheco (Org.); ARAGÃO, R. M. R. (Org.). Ensino de Ciências: fundamentos e abordagens. 1ª ed. Campinas: R. Vieira, 2000. SILVA et al. A dimensão prática na licenciatura em química. 2007. Disponível in: http://www.blues.uab.es/rev_ens.ciencias/congres2005/ material/ comuni_ordes/2_ proyectos/2_1/almeida_812.pdf. Acesso em: 21 novembro 2010. SOUZA, Ródnei A. Teoria da Aprendizagem Significativa e experimentação em sala de aula: integração teoria e prática. Dissertação de Mestrado. Programa de Pós-Graduação em Ensino, Filosofia e História das Ciências UFBA/UEFS. Defendida em 28 de março de 2011.