História e epistemologia da Física/Porque História e Epistemologia da Física?

Porque História e Epistemologia da Física?

Realidade e Ciência

As atitudes que tomamos em nossa ciência a o aspécto mais puro da nossa interpretação da realidade, os modelos são baseados em nossa percepção e momentaneamente servem como guia. A ciência empírica age como uma ferramenta para a compreensão da vida que levamos e do mundo no qual vivemos.

O salto do cavalo

Com a fotografia, descobriu-se que o cavalo não saltava como se pensava desde que se domesticou o cavalo no Neolítico(10.000 anos atrás)

Não é uma questão de percepção mas de convicção!

Hinduísmo

O deus Brahman teria tido um sonho em que gotículas saíam do seu corpo, cresciam, transformando-se e evoluindo no cosmo, nas galáxias, nos planetas, nos homens, nos animais, na natureza... tudo o que hoje conhecemos como o mundo fisicamente real não passaria de um sonho do deus Brahman viveríamos, então, em uma ilusão (maya) criada por Brahman

Realidade

“Até onde as leis da Matemática se refiram à realidade, elas estão longe de constituir algo certo; e, na medida em que constituem algo certo, não se referem à realidade.”

(Albert Einstein)

“A Natureza não se interessa pela nossa lógica, a lógica humana; ela tem a sua própria, que nós não reconhecemos e da qual não nos damos conta até sermos esmagados pelas suas rodas”

(Ivan Turgenev (1818-1883), escritor russo)

“Não importa quanto você bata na porta da Natureza, ela nunca vai te responder em palavras que você compreenda.”

(Ivan Turgenev (1818-1883), escritor russo)

“A Natureza não esconde seus segredos por malícia, mas sim por causa da sua própria altivez.”

(Albert Einstein)

"O que eu vejo na Natureza é uma magnífica estrutura que podemos compreender só muito imperfeitamente, e que deve preencher o pensamento de uma pessoa com um sentimento de humildade. Trata-se de um verdadeiro sentimento religioso que não tem nada a ver com o misticismo."

(Albert Einstein)

P03M4 M4T3M4T1C0

4S V3235 3U 4C0RD0 M310 M4T3M4T1C0. D31X0 T0D4 4 4857R4C40 N47UR4L D3 L4D0 3 M3 P0NH0 4 P3NS4R 3M NUM3R05, C0M0 53 F0553 UM4 P35504 R4C10N4L. 540 5373 D1550, N0V3 D4QU1L0... QU1N23 PR43 0N23... 7R323NT0S 6R4M45 D3 PR35UN70... M45 L060 C410 N4 R34L 3 C0M3Ç0 4 F423R V3R505 1NDU-4R481C05.

Você Sabe Ler?

De aorcdo com uma pqsieusa de uma uinrvesriddae ignlsea, não ipomtra em qaul odrem as lrteas de uma plravaa etãso, a úncia csioa iprotmatne é que a piremria e utmlia lrteas etejasm no lgaur crteo. O rseto pdoe ser uma bçguana ttaol que vcoê pdoe anida ler sem pobrlmea. Itso é poqrue nós não lmeos cdaa lrtea isladoa, mas a plravaa cmoo um tdoo. Enetedu?

Realidade?

“Realidade é meramente uma ilusão, embora uma ilusão muito persistente."

(Albert Einstein)

“O simples fato do caráter indireto das determinações do real científico já nos coloca num reino epistemológico novo. Por exemplo, enquanto se tratava, num espírito positivista, de determinar os pesos atômicos, a técnica - sem dúvida muito precisa - da balança bastava. Mas, quando no século XX se separam e pesam os isótopos, é necessária uma técnica indireta. O espectroscópio de massa, indispensável para esta técnica, fundamenta-se na ação dos campos elétricos e magnéticos. É um instrumento que podemos perfeitamente qualificar de indireto se o compararmos à balança. Na realidade, os dados são aqui resultados. As trajetórias que permitem separar os isótopos no espectroscópio de massa não existem na natureza; é preciso produzi-las tecnicamente. São teoremas reificados.” (BACHELARD, 1983)

“Depois de Poincaré demonstrar a equivalência lógica das várias geometrias, afirmou que a geometria de Euclides continuaria a ser sempre a mais cômoda e que em caso de conflito desta geometria e a experiência física se deveria preferir sempre modificar a teoria física em vez de mudar a geometria elementar. Assim, Gauss pretendera experimentar astronomicamente um teorema de geometria não-euclidiana: ele perguntava-se se um triângulo assinalado nas estrelas e por conseguinte de uma enorme superfície, manifestaria a diminuição de superfície apontada pela geometria lobatchewskiana. Poincaré não admitia o caráter crucial de uma tal experiência. Se ela resultasse, dizia ele, decidir-se-ia desde logo que o raio luminoso sofre uma ação física perturbadora e que já não se propaga em linha reta. Em todo o caso, salvar-se-ia a geometria euclidiana.” (BACHELARD, 1995)

Epistemologia e Ciência

“A relação de reciprocidade entre Ciência e Epistemologia é notável. Elas são dependentes uma da outra. A Epistemologia sem um contato com a Ciência é vazia. Ciência sem Epistemologia - se é que se pode imaginar tal coisa – é primitiva e confusa” (Einstein, 1949)

Epistemologia é o estudo da origem do conhecimento e como este é construído.

Porquê História e Filosofia das Ciências?

“Quem conhece, por exemplo, a Teoria da Relatividade Restrita com base apenas no trabalho de Einstein de 1905, ficará com uma visão racionalista desta teoria. Quem assenta esse conhecimento na célebre experiência de Michelson-Morley, poderá ficar com uma visão empirista da mesma. Em qualquer dos casos, trata-se de uma visão restrita e deturpada.” (VALADARES, 2005)

Ensino de Ciências (PCN, 2000): conceitos, leis e fórmulas desarticulados, distanciados do mundo, vazios de significado privilégio da teoria e da abstração, enfatizando o uso de fórmulas, em exercícios repetitivos em situações artificiais apresenta o conhecimento como um produto acabado, fruto da genialidade de mentes superiores como as de Galileu, Newton ou Einstein

estudantes: "gênios" (gostam) x "normais" (excluídos)

"Incorporado à cultura e integrado como instrumento tecnológico, esse conhecimento tornou-se indispensável à formação da cidadania contemporânea. Espera-se que o ensino de Ciências, na escola média, contribua para a formação de uma cultura científica efetiva, que permita ao indivíduo a interpretação dos fatos, fenômenos e processos naturais, situando e dimensionando a interação do ser humano com a natureza como parte da própria natureza em transformação. Para tanto, é essencial que o conhecimento cientifico seja explicitado como um processo histórico, objeto de contínua transformação e associado às outras formas de expressão e produção humanas." (PCN, 2000)

"O analfabetismo matemático, ou seja, a incapacidade para se lidar naturalmente com as noções fundamentais de números e probabilidades, é um mal que afeta demasiadas pessoas, as quais, se assim não fosse, até se poderiam considerar razoavelmente cultas. Os indivíduos que se encolhem de horror ao ver confundidas palavras como ‘implícito’ e ‘inferido’ são os mesmos que reagem sem o mínimo sinal de embaraço perante os mais egrégios erros matemáticos” (PAULOS, 1991)

"A arte e a Ciência, enquanto faces do conhecimento, ajustam-se e se complementam perante o desejo de obter entendimento profundo. Não existe a suplantação de uma forma em detrimento da outra, existem formas complementares do conhecimento, regidas pelo funcionamento das diversas partes de um cérebro humano e único". (ZAMBONI, 1998)

"O ensino das ciências deve compreender as ciências como reconstruções humanas, entendendo como elas se desenvolvem por acumulação, continuidade ou ruptura de paradigmas, relacionando o desenvolvimento científico com as transformações da sociedade." (PCN, 2000)

"Mesmo dominando com fluência alguns elementos do conteúdo técnico da Física [das Ciências e da Matemática], em geral compreendemos pouco de onde ele veio e o que é a Física enquanto disciplina. [...] A idéia que muitos professores têm de que é possível ensinar Física sem se fazer referência a esse processo pode ser classificada como ingênua.” (ROBILOTTA, 1988)

História das Ciências x Ensino de Ciências

Francis Bacon (séc. XVII): protesto de que nenhuma ciência havia sido ensinada segundo o caminho de sua elaboração.

Comte (pai do Positivismo): ensino através de exposição dogmática dos principais resultados das ciências por meio de manuais seguindo uma ordem lógica, linear de fatos. A Ciência do passado é inferior a do presente, não havendo, portanto, necessidade de se “perder tempo” com sua compreensão. “Os positivistas, ansiosos por sustentar sua afirmação da história como ciência, contribuíram com o peso de sua influência para o culto dos fatos [...]. A convicção num núcleo sólido de fatos históricos que existem objetiva e independentemente da interpretação do historiador é uma falácia absurda, mas que é muito difícil de erradicar” (CARR, 1985).

Linearização da História

"É comum que, fascinados pela lógica, façamos um esforço para linearizar a forma e o conteúdo da Física, suprimindo as contradições que marcaram o seu desenvolvimento.” (ROBILOTTA, 1988)

Teorias superadas

• Teoria do éter
• Antiperistasis
• Teoria de fluido de eletricidade
• modelo atômico de Bohr
• Teoria do calórico
• Teoria corpuscular da luz
• hipótese de grandes números de Dirac
• Teoria da emissão da visão
• Teoria de miasma das doenças
• geração espontânea
• Fisiognomia
• modelo geocêntrico
• heliocentrismo
• Terra oca
• Firmamento
• Terra plana
• luz cansada
• Vulcano (planeta)
• canais de Marte
• raios N
• Neutrônio

A História dos vencedores

"Uma nova verdade científica não triunfa convencendo seus adversários, mas porque estes finalmente morrem e uma nova geração cresce já familiarizada com ela." (Max Planck)

"Seria mais simples ensinar apenas o resultado do produto. Mas o ensino de resultados da ciência não é nunca um ensino científico. Se não se explica a linha de produção espiritual que conduziu ao resultado, pode-se estar seguro que o aluno combinará os resultados com suas imagens familiares. É preciso que ele compreenda. Não se pode reter senão compreendendo." (Bachelard, 1996):

História das Ciências não deve ser utilizada apenas como nota bibliográfica, narração de anedotas ou lendas conhecidas de um ou outro cientista.

"A função do historiador não é amar o passado ou emancipar-se do passado, mas dominá-lo e entendê-lo como a chave para a compreensão do presente". (CARR,1985)

"A evolução dos conceitos em Física é algo paradoxal e extremamente interessante porque não é retilíneo, mas um verdadeiro ziguezague. Contudo, a ciência vai progredindo, descobrindo novas verdades, e mesmo quando se volta para a idéia que existia antes, não se volta do mesmo modo com que ela havia sido formulada anteriormente" (SCHEMBERG, 1984)

"O que interessa não é saber os contrastes entre a concepção de calor hoje e as concepções de há 250 anos atrás. O que interessa é saber as funções que aquele conceito e aquela concepção tiveram na sua época como elemento fundamental para desenvolver uma teoria do calor." (ABRANTES, 1988)

A Falácia d’‘O Método’

"Na pratica, muitas vezes, o cientista procede por tentativas, vai numa direção, volta, mede novamente, abandona certas hipóteses porque não tem equipamento adequado, faz uso da intuição, dá “chutes”, se deprime, se entusiasma, se apega a uma teoria". (OSTERMANN e MOREIRA, 1999)

‘O método científico’ é, sem dúvida, uma falácia.

O Jogo de Elêusis

foi inventado por Robert Abbott em 1956, à época apenas um jovem estudante da Universidade Harvard, nos Estados Unidos é por vezes considerado uma analogia ao método científico o "Carteador", define uma regra secreta e, a cada lance, declara se um descarte é legal ou ilegal com base na regra. os outros jogadores, denominados "espectadores", observam as seqüências de descartes, tentando descobrir a regra secreta, usando raciocínio indutivo, formulando hipóteses gerais e testando-as a cada lance

Epistemologia e seus Conceitos Básicos

Epistemologia Raízes: grego episteme (conhecimento) e logos (estudo). estuda a natureza e validade do conhecimento tem sido chamada de: “Teoria do conhecimento” (pelos alemães e italianos) “Gnoseologia” (pelos franceses) “Filosofia da Ciência” (nas últimas décadas)

Objetivos da Epistemologia

Diferenciar: a ciência autêntica da pseudociência, a investigação conscienciosa de uma investigação superficial, a busca da verdade de um único valor estabelecido E, também, criticar programas e resultados errôneos e sugerir novos enfoques promissores para os fenômenos da vida humana.

O Problema da Epistemologia

O estudo da relação sujeito-objeto. Sujeito: o cognoscente Objeto: todo processo ou fenômeno sobre o qual o sujeito desenvolve a sua atividade cognitiva.

Fato, Lei e Teoria

Qual é mais ‘forte’? Fato, Lei ou Teoria?

Sentidos comuns

Fato: associado às idéias de ‘verdadeiro’, ‘bem estabelecido’, ‘definitivo’. Ex.: “isto é um fato” Lei: algo que deve ser cumprido Teoria: estão associadas as idéias de ‘hipotético’, ‘especulativo’, ‘não comprovado’, ‘falível’ Fatos e Idéias Fatos: uma observação bem controlada, provinda da experiência (indução), baseadas em causa-e-efeito, indemonstráveis. Ex.: água, fogo Idéias: afirmações que podem ser demonstradas logicamente (dedução) (Aritmética, Álgebra, Geometria, etc.)

Leis

Lei: uma generalização indutiva de correlações entre fatos, freqüentemente em forma quantitativa. Postulada. Enfatiza e descreve regularidades observadas nos fatos. Não explica nada! Apenas descreve.

Ex.: Leis naturais:

• 1ª Lei de Newton (inércia)
• 2ª Lei de Newton
• 3ª Lei de Newton (ação e reação)
• Teorema energia-trabalho
• Lei da Força de Lorentz
• Lei da queda dos corpos
• Lei da Gravitação Universal
• 1ª Lei de Kepler (órbitas planas elípticas)
• 2ª Lei de Kepler: (áreas iguais áreas em espaços de tempo iguais)
• 3ª Lei de Kepler
• Lei de Hooke
• Lei de Clapeyron
• Teorema dos eixos paralelos
• Teorema das Forças Centrais
• 1ª Lei da Termodinâmica
• 2ª Lei da Termodinâmica
• 3ª Lei da Termodinâmica
• Teorema da eqüipartição
• Lei de Coulomb:
• Lei de Gauss
• Lei de Ohm
• Lei de Ampére
• Leis de Krichhoff
• Equações de Maxwell
• Lei de Boyle
• Lei de Charles & Gay-Lussac
• Lei de Dulong-Petit
• Lei de Beer-Lambert
• Lei de Planck
• etc.

Teorias

Teoria: explicação para os fatos. Dela se podem derivar (dedutivamente) as Leis. Deve predizer novos fatos e leis. "Os dados corroboram a teoria, mas não à provam". Ilógica(!) Ex.: Teorias

• Teoria Geral da Relatividade (de Einstein)
• Teoria da Gravitação Universal (de Newton)
• Teoria do Corpo Negro (de Planck)
• Teoria das Catástrofes
• Teoria do Caos
• Teoria dos Jogos
• Teoria de Campos
• Teoria dos Grafos
• Teoria de Grupos
• Teoria da Informação
• Teoria dos Nós
• Teoria dos Números
• Teoria das Probabilidades
• Teoria Quântica de Campos
• Teoria da Representação
• Teoria dos Conjuntos
• Teoria Sistêmica

Princípios

Princípio (pressuposto, postulado): expressão de crenças e paradigmas

• de Conservação da Energia
• de Conservação do Momento Linear
• de Conservação do Momento Angular
• de Relatividade de Galileu
• de Relatividade de Mach
• de Superposição (aplicado a forças)
• de Equivalência
• de Incerteza de Heisenberg
• de Arquimedes
• etc.

Conceitos

Conceito: abstração, induzida de observações particulares. Ex.: azul, ouro não são facilmente traduzidos pois se desenvolvem a partir de experiências culturais podem ter significado em uso comum pode se referir a fenômenos diferentes em contextos diferentes

Definições (?) de conceitos

“Uma faceta da mistura entre ignorância e ingenuidade [...] manifesta-se com o uso de definições, que são tentativas de explicar um conceito em termos de outras palavras ou conceitos.” (ROBILOTTA, 1988) Ex.: ponto, linha, massa, etc. A Física é a ciência das propriedades da matéria e das forças naturais. Suas formulações são em geral compactantes expressas em linguagem matemática.

   A introdução da investigação experimental e a aplicação do método matemático contribuíram para a distinção entre Física, filosofia e religião, que , originalmente, tinham como objetivo comum compreender a origem e a constituição do Universo.

Construtos

Construtos: conceitos consciente e deliberadamente inventados ou adotados com propósito científico. Ex.: átomo, fractal,

As visões de mundo do cientista e do artista e suas influências mútuas

= A História da Física e o Ensino de Física = A Física estuda a matéria nos níveis molecular, atômico, nuclear e subnuclear. Estuda os níveis de organização ou seja os estados sólido , líquido, gasoso e plasmático da matéria. Pesquisa também as quatro forças fundamentais: a da gravidade ( força de atração exercida por todas as partículas do Universo), a eletromagnética ( que liga os elétrons aos núcleos), a interação forte (que mantêm a coesão do núcleo e a interação fraca (responsável pela desintegração de certas partículas - a da radiatividade). Física teórica e experimental - A Física experimental investiga as propriedades da matéria e de suas transformações, por meio de transformações e medidas, geralmente realizada em condições laboratoriais universalmente repetíveis . A Física teórica sistematiza os resultados experimentais, estabelece relações entre conceitos e grandezas Físicas e permite prever fenômenos inéditos.

Referências

• BUNGE, Mário. Epistemologia.
• BACHELARD, G. A Formação do Espírito Científico. Rio de Janeiro: Ed. Contraponto, 1996
• BACHELARD, G. Epistemologia. Rio de Janeiro: Zahar, 1983
• BACHELARD, G. O Novo Espírito Científico. Rio de Janeiro: Tempo Brasileiro, 1995
• PAULOS, J.A., Inumerismo, Lisboa: Europa-América, 1991
• PIAGET, J. & GARCIA, R. Psicogênese e História das Ciências. Lisboa: Dom Quixote, 1987.
• ROBILOTTA. in Caderno Catarinense de Ensino de Física, 1988
• SCHEMBERG, M. Pensando a Física. São Paulo: Editora Brasiliense, 1984.
• VALADARES, Jorge António. Da História da Ciência ao Ensino da Ciência: O Exemplo Clarificador da Construção da Teoria da Relatividade Restrita. Enseñanza de las Ciencias, 2005. número extra. VII Congreso. (disponível em http://ensciencias.uab.es/webblues/www/congres2005/material/comuni_orales/1_ense_ciencias/1_3/Valadares_283.pdf)
• PAGLIARINI & SILVA. A Estrutura dos mitos Históricos nos livros de Física. Anais do X EPEF (disponível em http://www.sbf1.sbfisica.org.br/eventos/epef/x/sys/resumos/T0124-1.pdf)
• http://pt.wikipedia.org/wiki/Elêusis_(jogo_de_cartas)
• FLORSHEIM, G. & BORGES, S.M. Eleusis: um jogo que simula o método científico. Revista do Ensino de Ciências. FUNBEC, n. 5, jan/1982