DISCUTINDO A NATUREZA DA CIÊNCIA A PARTIR DE EPISÓDIOS DA HISTÓRIA DA COSMOLOGIA: O GRANDE DEBATE

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1 DISCUTINDO A NATUREZA DA CIÊNCIA A PARTIR DE EPISÓDIOS DA HISTÓRIA DA COSMOLOGIA: O GRANDE DEBATE Alexandre Bagdonas ¹ [alebagdonas@gmail.com] Victória Flório Andrade ² [victoriaflorioandrade@gmail.com] Cibelle Celestino Silva³ [cibelle@ifsc.usp.br] ¹Instituto de Física, USP ²Instituto de Física Gleb Wataghin, UNICAMP ³ Instituto de Física de São Carlos, USP RESUMO O estudo de Cosmologia, sugerido em um dos temas estruturadores dos Parâmetros Curriculares Nacionais (PCNs), "Universo, Terra e Vida", permite a contextualização sócio-cultural do conhecimento científico. Existe bastante material disponível sobre cosmologia, mas a maior parte trata dos episódios mais recentes, apresentando resultados prontos, muitas vezes transmitindo visões inadequadas sobre a Natureza da Ciência. Neste trabalho apresentamos um episódio da história da Cosmologia: o chamado Grande Debate entre astrônomos sobre a natureza das nebulosas e da nossa Galáxia. As discussões sobre esse assunto se deram durante séculos, envolvendo a teoria dos "Universos Ilha", proposta por Thomas Wright e Kant no século XVIII, em contraposição à idéia de que o Universo todo era constituído apenas pela Via Láctea. No início do século XX, houve um importante debate público sobre este assunto, envolvendo Harlow Shapley e Heber Curtis. As diferentes formulações teóricas conflitantes construídas pelos dois debatentes, pr oduzidas para explicar os mesmos conjuntos de observações, constituem um bom exemplo para ilustrar a complexidade do processo de construção do conhecimento científico. O desfecho da questão se deu com as descobertas de Edwin Hubble, que nos conduziu à visão atual de que a Via Láctea é apenas uma das muitas galáxias do Universo. A partir do estudo deste episódio histórico, buscamos discutir alguns aspectos sobre a Natureza da Ciência, visando a construção de subsídios para atividades didáticas. Isso se justifica pelo grande interesse da comunidade nacional e internacional pela inserção da História e Filosofia da Ciência e noções sobre a Natureza da Ciência em sala de aula e na formação inicial e continuada de professores. INTRODUÇÃO A importância da História e Filosofia da Ciência (HFC) e da Natureza da Ciência (NdC) como elementos necessários para uma educação científica de qualidade atualmente é um consenso entre os interessados nas mudanças dos currículos de ciências. A HFC e a NdC estão relacionadas, mas não são exatamente a mesma coisa (McComas 2008). A HFC é apenas uma das maneiras possíveis de se discutir a NdC. De forma geral, o termo Natureza da Ciência refere-se ao conjunto de saberes sobre princípios epistemológicos envolvidos na construção do conhecimento científico, incluindo as crenças e valores intrínsecos a este processo (Lederman 1992). A definição de natureza da ciência não é muito precisa, nem consensual, como aponta Alters (1997). Em seu trabalho foram analisadas as concepções sobre a Natur eza da Ciência de 176 membros da Phylosophy of Science Association, dos EUA, e se concluiu que há pelo menos onze visões diferentes entre estes epistemólogos. Assim, vemos que a NdC é um conceito bastante complexo e dinâmico, uma vez que envolve os resultados de pesquisas de diversas áreas, como a história, filosofia e sociologia das ciências, além de ciências cognitivas, como a psicologia. Contudo, isso não impede que certos aspectos consensuais sejam incorporados aos currículos escolares. Mesmo quando não há consenso, pode -se apresentar uma

2 pluralidade de visões, uma vez que o objetivo do ensino não é doutrinar, mas indicar razões para que se aceite uma visão particular (Matthews 1995, McComas 1998, McComas 2008, Abd-El-Khalick & Lederman 2000). Alguns tópicos consensuais sobre a natureza da ciência O caráter provisório do conhecimento científico; A ciência não responde a todas as perguntas; A produção do conhecimento científico envolve a observação e o registro cuidadoso de dados experimentais; Experimentos não são a única rota para o conhecimento e são dependentes de teorias; Uma observação significativa não é possível sem uma expectativa pré-existente; As evidências empíricas são complexas, não permitindo interpretações únicas; O desacordo sempre é possível; A ciência é uma construção coletiva; As experiências prévias e características particulares dos cientistas podem influenciar a forma como a ciência é feita; Há fatores históricos, culturais, filosóficos, religiosos e sociais que influenciam a prática e o direcionamento da atividade científica; A ciência não é completamente objetiva e racional; Cientistas são criativos; Não existe um método único de se fazer ciência. Houve muitas pesquisas sobre as concepções dos estudantes e professores sobre a natureza da ciência nos últimos anos. Em geral, chegou-se a resultados bastante semelhantes (Hodson 1985, Lederman 1992, Abd-El-Khalick et. al. 2000). Neste trabalho vamos considerar adequadas as concepções sobre a NdC que estão de acordo com estes aspectos consensuais (que foram listados acima). Tais pesquisas apontam que as concepções dos professores sobre NdC influenciam as de seus alunos, e que estas concepções geralmente são inadequadas. Muitos professores tentam mostrar como se obtém uma teoria a partir de observação e experimentos ou como se pode provar uma teoria apesar da impossibilidade filosófica de ambas as tentativas (Martins & Silva 2001). Mesmo que os professores tenham uma visão adequada da NdC, isso não é garantia de que ela esteja sendo transmitida aos seus estudantes, ou seja, a visão adequada dos professores é necessária, mas não suficiente para que os estudantes também tenham uma concepção adequada. A transmissão de questões sobre a construção do conhecimento científico, envolvendo suas falhas e conquistas, os fatores culturais e sociais, deve ser feita explicitamente, sendo isto considerado por alguns autores como tão importante quanto os próprios conteúdos de ciências (Matthews 1994, El Hani 2006, Mc Comas 1998). A cosmologia no Ensino Médio: os PCN+ Os PCN (Parâmetros Curriculares Nacionais) são orientações sobre a condução do aprendizado nas escolas brasileiras, dirigidos aos professores, coordenadores e dirigentes escolares, além dos responsáveis pela formação de professores. Servem de estímulo e apoio à reflexão sobre a prática diária, ao planejamento de aulas e, sobretudo ao desenvolvimento do currículo da escola, contribuindo ainda para a atualização profissional (Brasil 1998). Em 2002, foram publicados os PCN+, contendo orientações mais objetivas sobre como usar temas estruturadores de ação pedagógica para a organização do trabalho escolar. Há seis temas estruturadores sugeridos, que são assuntos com maior potencial para o desenvolvimento de habilidades e competências sugeridos pelo PCN. O estudo de Cosmologia é sugerido em um dos temas estruturadores dos Parâmetros Curriculares Nacionais (PCNs), "Universo, Terra e Vida" (Brasil 2002). Este tema é raramente abordado em sala de aula, por várias razões, entre elas a falta de preparo dos professores para lidar com os vários saberes específicos a ele relacionados, como os históricos e epistemológicos.

3 A Cosmologia tem sido uma das áreas preferidas para os divulgadores de ciência nas últimas décadas, mas a maior parte desta litera tura se concentra nos desenvolvimentos mais recentes, apresentando pouca perspectiva histórica. Quando esta é apresentada, o é, muitas vezes, distorcida, transmitindo visões equivocadas sobre a NdC (Kragh 1996). Há poucos trabalhos sobre a inserção da cos mologia no ensino, assim como sobre a História da Astronomia Galáctica 1. Neste trabalho discutimos aspectos sobre a NdC a partir do estudo de episódios da história da Cosmologia, em particular sobre a nossa atual visão da Galáxia, visando a construção de subsídios para atividades didáticas a serem usadas por professores. 3. A CONSTRUÇÃO DA VISÃO ATUAL SOBRE A GALÁXIA. A nossa Galáxia é chamada de Via Láctea, e é apenas uma das muitas galáxias do Universo. Na maior parte das obras sobre Astronomia essa informação é transmitida como um resultado pronto, que costuma ser aceito sem levar a mais reflexões. Nesta seção vamos esboçar o contexto histórico em que se inseriu o Grande Debate, o que nos permitirá perceber como se chegou à visão atualmente aceita sobre a natureza das nebulosas e da nossa Galáxia. Ao longo de vários séculos, muitos cientistas tentaram responder às seguintes perguntas: O que é a Galáxia? Qual é o seu tamanho e estrutura? O que são as nebulosas? Existem diferentes tipos de nebulosas? Seriam todas resolvíveis em estrelas? Nas seções seguintes vamos mostrar algumas tentativas de resposta. A via Láctea na mira dos telescópios No século XVI, Galileu Galilei ( ) fez importantes descobertas ao utilizar um telescópio para estudar corpos celestes. Ele percebeu que ao apontar o telescópio para a região da Via Láctea 2, era capaz de distinguir pequenos pontos, chegando assim à conclusão de que a faixa esbranquiçada seria um conjunto de inúmeras estrelas agrupadas; ou seja, Galileu cons eguiu resolver a imagem da Via Láctea no telescópio como estrelas individuais. Nos séculos XVIII e XIX, foram construídos telescópios com capacidade de ampliação e qualidade de imagem cada vez maiores, entre os quais podemos citar os telescópios do astrônomo alemão William Herschel ( ) e de Lord Rosse ( ),, o Leviatã de Parsonstown. Esses instrumentos permitiram a observação mais cuidadosa das nebulosas, que são objetos difusos (não pontuais como as estrelas, ocupando uma pequena área do campo de visão). As descobertas de centenas de nebulosas foram compiladas em catálogos como os de Charles Messier ( ), William Herschel ( ), John Hersc hel e Lord Rosse, que conseguiu catalogar nebulosas espirais. A observação desses corpos celestes estimulou o surgimento de teorias para explicar sua natureza. Assim, até o final século XIX, eram conhecidos dois tipos de nebulosas: as que podiam ser resolvidas como estrelas individuais (da mesma maneira que Galileu conseguiu resolver estrelas ao observar a Via Láctea) e as que não podiam. Neste último caso, não se sabia se com um telescópio de maior aumento seria possível resolver a nebulosa como estrelas individuais, ou se de fato, este tipo de nebulosa não era constituída de estrelas. Como exemplo deste segundo caso, temos as nebulosas espirais e elípticas. Muitos astrônomos acreditavam que elas seriam apenas nuvens de gases relativamente pequenas, que estavam se condensando para formar uma estrela (Martins 1994, p. 140; Hoyle et al. 2000, p.1). O incremento da técnica de construção dos telescópios foi muito importante, já que não seria possível o desenvolvimento do conhecimento científico sobre as nebulosas sem o avanço da técnica. 1 Excluindo os numerosos estudos históricos abordando os trabalhos de Edwin Hubble 2 Quando se observa o céu, numa noite limpa, pode-se ver uma grande faixa branca, de aspecto leitoso, atravessando o céu de lado a lado. Os gregos chamaram essa faixa de Gala Axias (gala, leite; axias, eixo), exprimindo a mesma metáfora inspiradora do termo latino Via Láctea, o Caminho de Leite.

4 Os Universos Ilha Em 1750, Thomas Wright ( ) em seu trabalho Original Theory of the Universe defendeu que a Via Láctea seria como uma esfera ou disco de estrelas, incluindo o Sol. Foi a primeira proposta para a Galáxia em um modelo parecido como o que conhecemos hoje. Immanuel Kant ( ), que foi fortemente influenciado pela idéias de Wright, propôs que o Universo seria constituído por um grande número de galáxias, cada uma delas sendo um imenso conjunto de estrelas, como nossa Via Láctea. Para ele, as nebulosas seriam outras galáxias, e cada uma delas funcionaria como um Universo autônomo (da mesma forma que cada estrela possuiria um sistema autônomo de planetas), como um Universo Ilha (Martins 1994, p. 140). A partir da metade do século XVIII, alguns autores consideraram a idéia de que as estrelas se organizam em sistemas maiores, chamados de Universos Ilha. Essas teorias ganharam suporte observacional com os trabalhos do astrônomo William Herschel. As observações de Herschel o levaram a formular um modelo para o formato da Galáxia, utilizando um método chamado Star Gauging, que consiste em contar o número de estrelas visíveis em uma região do céu com tamanho padrão (do tamanho de uma folha de papel, por exemplo), em diferentes direções. Assumindo que todas as estrelas tem o mesmo brilho intrínseco ou magnitude absoluta 3 (o que não é verdade), aquelas mais fracas estariam mais distantes. Como resultado Herschel obteve um modelo da Via Láctea no qual esta se parecia com um disco, com o Sol localizado no centro. O diâmetro proposto por Hersc hel para a Via Láctea em 1785 foi de 1,800 parsec 4 aumentando para 6,000 parsec em 1806 (Larsen 2007, p. 51). Em seus estudos observacionais sobre as nebulosas, Herschel mostrou que muitas delas, hoje conhecidas como aglomerados globulares, eram compostas de estrelas, dando suporte à teoria dos Universos Ilha de Wright-Kant. Ele chegou a identificar 500 objetos que foram apresentados em um trabalho de 1784, onde cita que teria conseguido resolver em estrelas individuais a maioria dos objetos de Messier. Isso sugeria que as nebulosas seriam realmente sistemas localizados a grandes distâncias.. Herschel chegou a refutar a teoria dos Universos Ilha anos mais tarde, ao perceber que algumas nebulosas não poderiam ser resolvidas em estrelas individuais, mesmo com o grande poder de aumento de seus telescópios. Em 1811 ele decidiu que a maioria das nebulosas pertencia a Via Láctea (Larsen 2007, p. 51). Novamente os telescópios mostram sua importância na determinação de certas teorias, graças as limitações técnicas desses equipamentos na época. Em 1867, Cleveland Abbe ( ), tendo estudado o catálogo de nebulosas e aglomerados de estrelas de Herschel, publicou um artigo em que defendia que os aglomerados seriam corpos relativamente próximos, situando-se dentro da Via Láctea. Já as nebulosas, tanto as resolvidas quanto as não resolvidas como estrelas, seriam corpos mais distantes, que ficavam fora da Via Láctea. Dois anos depois, R. A. Proctor utilizou os mesmos dados, e chegou a conclusões opostas! Notou que as nebulosas gasosas eram encontradas sempre fora do plano da Via Láctea, e que seria pouco provável que isso fosse acidental. Todos esses corpos deviam fazer parte de um mesmo sistema. Na última metade do século XIX, acreditava-se que existiam dois tipos de nebulosa, aquelas resolvíveis em estrelas individuais e as que não eram, do tipo espiral detectado em Messier 51 5 por Lord Rosse com seu telescópio de 54 pés, o Leviathan de Parsonstown. Havia especulações de que as espirais deveriam estar muito longe da Via Láctea. (Hoyle 2000, p.1) Durante 5 anos, Rosse reportou a descoberta de 14 espirais. Em 1852 o professor Stephen Alexander ( ), publica um trabalho no qual defende a estrutura da Via Láctea como sendo de uma espiral com quatro braços. Se as nebulosas espirais fossem parecidas com a Via Láctea no formato, seria lógico afirmar que se tratava de objetos externos a ela. Em 1864, William Huggins ( ) anuncia o fim do mistério das nebulosas, quando encontrou uma nebulosa na constelação de Draco com espectro de emissão característico de uma nuvem 3 Magnitude aparente é uma medida do brilho de um corpo celeste visto por um observador na Terra. Magnitude absoluta é definida como a magnitude aparente que o objeto teria se estivesse a uma distância padrão, ou seja, é uma maneira de medir o brilho intrínseco dos objetos, sem levar em consideração as distâncias em que eles se encontram. 4 Um parsec é uma unidade de distância que equivale a aproximadamente 3,26 anos luz, ou 3, metros 5 O Catálogo Messier é uma lista de 110 objetos astronômicos, criado pelo astrônomo francês do século XVIII Charles Messier.

5 de gás quente. Propôs então que as nebulosas espirais seriam nuvens de gás e não compostas por estrelas (Harrison 2000, p.115). Na virada do século XX, a maioria dos astrônomos aceitava que todas as estrelas estariam contidas na Via Láctea sendo que o Sol ocupava uma posição central. Mas nem todos os astrônomos abandonaram a teoria dos Universos Ilha. Na virada do século 20, as nebulosas espirais poderiam ser compreendidas como: objetos fora da Via Láctea, mas muito menores que essa, ou objetos pertencentes à Via Láctea, mas de tamanho comparável A maior parte dos astrônomos no século seguinte preferiu a idéia de que a Via Láctea seria todo o Universo, ou seja, que não haveria corpos fora dela, embora muitos reconhecessem que a questão não estava resolvida, e que era necessário saber mais sobre a natureza das nebulosas (North 1991,p. 6). O Grande Debate Nas seções anteriores tratamos superficialmente do contexto histórico que levou a configuração do chamado Grande Debate 6. Até o início do século XX os imensos conjuntos de sistemas de estrelas que hoje conhecemos como galáxias ainda não era uma idéia clara e bem definida. Conhecia-se apenas nossa galáxia (a Via Láctea) e pensava -se que as nebulosas eram parte dela. A questão sobre a existência dos Universos Ilha, que foi levantada por Kant, estudada por Herschel e por tantos outros astrônomos ao longo desses dois séculos, leva ao episódio que ficou conhecido na literatura científica como Grande Debate. O encontro, que aconteceu no início do século XX, deu especial atenção às controvérsias surgidas entre resultados para medidas da escala do Universo de duas respeitadas autoridades na astronomia da época: Harlow Shapley ( ) do Observatório de Monte Wilson e Heber Curtis ( ) do Observatório Lick. O debate público, no qual os dois cientistas apresentaram suas visões contrastantes, aconteceu em 26 de abril de 1920, durante o encontro da Academia Nacional de Ciências em Washington. O título do debate se definiu em 1919, durante um encontro da Academia Nacional de Ciências, no qual havia sido cogitada a possibilidade de um debate público envolvendo relatividade, ou a questão dos Universos Ilha, sendo que esse último foi apontado como melhor tema para o debate (Hoskin, 1976). Com o título original The Scale of the Universe o debate passou para a literatura como O Grande Debate (Hoskin, 1976). Como resultado foram publicados em 1921 dois artigos no Bulletin of the National Ressearch Council, que é considerado por alguns historiadores como a melhor fonte representativa da oposição de argumentos entre Shapley e Curtis. Para determinar a relação entre as nebulosas espirais e a Galáxia, era necessário obter a distância até as espirais, e por duas razões: (1) As distâncias indicariam se as espirais faziam parte da Via Láctea ou não; (2) Algumas nebulosas têm o diâmetro angular mensurável, suas dimensões poderiam ser comparadas as da Galáxia. (Berendzen, 1973) Mas para poder comparar adequadamente o tamanho e arranjo da Galáxia com o das nebulosas seria necessário saber a extensão da Via Láctea, que era desconhecida. Em 1915, foram descobertos movimentos internos em diversas nebulosas, incluindo movimentos rotacionais e radiais em nebulosas espirais (Berendzen, 1973). Heber Curtis conduziu um programa no Observatório Lick que procurava justamente por movimentos próprios de nebulosas. Shapley defendia que as nebulosas seriam nuvens de gás relativamente próximas, e que o Universo era composto de apenas uma grande Galáxia. Na versão publicada do debate, Shapley usou variáveis 6 Vale a pena ressaltar que neste trabalho não discutimos com profundidade os modelos científicos relacionados ao Grande Debate. Nesta etapa estamos interessados numa abordagem superficial, buscando questões que permitam discutir a natureza da ciência.

6 cefeidas 7 de aglomerados globulares para derivar um valor para a extensão da Via Láctea (~ 100,000 parsec). Ele acreditava que as nebulosas estariam próximas, de ntro da Galáxia ou muito perto dela. Heber Curtis por outro lado, acreditava que a Galáxia fosse menor. Ele criticou a calibração de Shapley da curva de período-luminosidade usada para determinar a distância às cefeidas, sustentando um valor de (~10,000 parsec) para a extensão da Galáxia. Para ele as espirais estariam fora dos domínios da Galáxia e que fossem elas mesmas Universos Ilha. Para defender seu ponto de vista, Curtis apresentou evidências, sendo uma delas a determinação de altas velocidades radiais para as nebulosas espirais 8 (Berendzen, 1973). A solução desta controvérsia ocorreu alguns anos mais tarde, quando foram construídos grandes telescópios e foi possível observar essas nebulosas com uma ampliação muito maior, e perceber que elas eram conjuntos de estrelas, e não nuvens de gás. Pouco tempo depois, Edwin Hubble ( ), na década de 20, conseguiu medir as distâncias de algumas nebulosas. Ele observou estrelas de brilho variável, chamadas cefeidas, na galáxia de Andrômeda. Hubble conhecia a descoberta anterior, feita por Henrietta Leavitt ( ), de que há uma relação entre a magnitude absoluta e o período de variação do brilho das cefeidas, e que conhecendo a magnitude absoluta de uma estrela, é possível medir sua distância. Dessa forma, calculou uma distância de cerca de 900 mil anos luz para a cefeida que observara (a distância conhecida atualmente da galáxia de Andrômeda é de cerca de dois milhões de anos luz). Como o valor de distância encontrado é muito maior do que o das estrelas da Via Láctea, a descoberta de Hubble foi vista como um indício de que Andrômeda é um corpo exterior a nossa galáxia. Com o tempo constatou-se que o mesmo ocorria para outras nebulosas, ou seja, as nebulosas eram outras galáxias (Martins1994, p. 140; Kragh 1996, p.17). Nos anos seguintes, trabalhando no grande observatório de Mt. Wilson, nos EUA, Hubble conseguiu medidas de distâncias e redshifts 9 para corpos mais distantes do que se conseguira até então. Em 1929 publicou um trabalho em que apresentava os dados de 46 galáxias, das quais ele tinha uma medida razoavelmente confiável da distância de 20 delas. Com esses dados, ele chegou à relação linear entre os redshifts das galáxias e a sua distância, que ficou conhecida como a Lei de Hubble. Hoje interpretamos esta Lei como uma evidência de que o Universo está em expansão. 4. DISCUTINDO A NATUREZA DA CIÊNCIA. A partir do estudo deste episódio histórico, os seguintes aspectos sobre a NdC podem ser discutidos: 1. Caráter provisório do conhecimento científico A idéia de que as teorias científicas não são definitivas surge naturalmente a partir do estudo da sucessão e competição de teorias rivais que ocorreram até que se chegasse à teoria aceita atualmente sobre a nossa Galáxia. Quando se ensina apenas que vivemos numa Galáxia chamada Via Láctea, e que Galáxias são conjuntos de estrelas, isto é aceito como uma crença científica, e pode gerar a impressão de que esta é uma verdade absoluta. Muitos professores e estudantes acreditam que a ciência busca verdades definitivas, que o conhecimento científico é conhecimento provado. Com uma discussão histórica adequada sobre o assunto, podemos mostrar que a ciência, mesmo sendo confiável, produzindo resultados valiosos e duráveis, não é definitiva, ou seja, não atinge uma verdade absoluta. As teorias são aceitas como verdadeiras temporariamente, de forma que sempre existe a possibilidade de que qualquer teoria seja descartada no futuro, caso surja uma teoria rival melhor embasada. É preciso duvidar dos resultados obtidos, buscando o maior número possível de formas 7 Cefeidas são estrelas cujo brilho é variável 8 Essas velocidades radiais das nebulosas espirais foram determinadas por V. M. Slipher e foram importantes para a criação da teoria do universo em expansão. 9 Redshift, ou desvio espectral para o vermelho, é um aumento do comprimento de onde da radiação eletromagnética recebida, comparado com o comprimento de onda emitido pela fonte.

7 diferentes de obtê-los. Portanto, o conhecimento científico é tentativo, durável e se auto corrige (McComas 2008). 2. Relação entre teoria, experimento e observação Ao descrever os episódios históricos, podemos enfatizar o fato de que a produção do conhecimento científico envolve a observação e o registro cuidadoso de dados experimentais. Podemos mostrar, por exemplo, o impacto da criação de telescópios cada vez mais poderosos, culminando com os dados observacionais obtidos por Hubble, que foram decisivos para a resolução do Grande Debate. Porém, é importante mostrar que experimentos e observações não são as únicas rotas para o conhecimento, e são dependentes de teorias. Os cientistas não têm acesso direto aos fenômenos, já que sua observação e interpretação envolvem o uso de aparatos experimentais. Como exemplo da dependência entre teoria e observações experimentais, temos o caso das observações astronômicas realizadas por Galileu utilizando o telescópio. A interpretação do que se observava foi bastante polêmica na época. As observações de Galileu foram questionadas pelos defensores do Geocentrismo não por que estes eram teimosos, e relutavam em aceitar os dados experimentais As críticas de seus rivais eram bem embasadas em sua visão de mundo, o chamado paradigma Aristotélico-Ptolomaico. Galileu precisava convencê -los de que as observações com o novo instrumento eram confiáveis, e melhores que as observações a olho nu, ou seja, os seus rivais precisavam aprender a ver com o telescópio. No entanto, ainda não havia uma teoria óptica da formação de imagens nos telescópios. Além disso, existem muitas aberrações nas imagens de telescópios refratores como os utilizados por Galileu. Quando se vê algo conhecido, na Terra, é fácil diferenciar o que é aberração do que não é. Porém, quando se observa corpos celestes, que nunca foram vistos antes, isso não é simples. Tanto que em seus desenhos de suas observações da Lua, há algumas crateras que não existem. Vemos assim, que a interpretação de observações depende da formação cultural, das expectativas e das experiências prévias do observador (Chalmers 1995). Da mesma maneira, o catálogo de estrelas criado por Herschel foi importante para a construção das teor ias sobre a natureza das nebulosas. Podemos mostrar que a interpretação destes dados não foi feita de maneira única, pois apesar de partir dos mesmos dados, Proctor e Abbe chegaram a conclusões opostas. Assim, o estudo do Grande Debate também pode mostrar a dificuldade em se aceitar ou rejeitar uma teoria a partir testes experimentais. Um resultado negativo de um teste experimental não é suficiente para que uma teoria seja descartada, já que as previsões de uma teoria envolvem muitas premissas, e normalmente é complicado descobrir qual das premissas é falsa. Além disso, a causa para o resultado negativo do teste pode estar nas teorias que embasam os experimentos, ou na forma como os dados experimentais foram interpretados. (Chalmers 1995) Por exemplo, os defensores da idéia de que as nebulosas eram corpos relativamente próximos, se baseavam nas observações que indicavam que as nebulosas não eram formadas por estrelas. Só posteriormente, com o desenvolvimento de telescópios mais avançados, se verificou que na verdade muitas nebulosas podiam ser resolvidas em estrelas individuais. Assim, mostramos que não se deve superestimar a importância e a confiança nos experimentos científicos. 3. A ciência é uma construção coletiva É bastante comum a visão individualista e elitista da ciência de que os grandes avanços no conhecimento científico foram frutos do trabalho de grandes gênios isolados, como Galileu, Newton e Einstein, que teriam feito trabalhos perfeitos, inquestionáveis e solitários. No entanto, sabe-se que mesmo estes grandes cientistas cometeram alguns enganos, e que a ciência é construída num processo bastante complexo, que envolve muitos argumentos, debates, dúvidas, erros e acertos, envolvendo a contribuição de muitas pessoas (Martins 2006). Seguindo esta tendência, muitas vezes se atribui a Hubble a descoberta do Universo em expansão. Esta é uma visão bastante equivocada da forma como essa descoberta aconteceu. As descobertas de Hubble foram fortemente dependentes dos avanços tecnológicos que permitiram a construção de

8 telescópios cada vez melhores e da existência de teorias prévias, como a descoberta da relação entre o período e a luminosidade de cefeidas por H. Leavitt. Além disso, a descoberta da Lei de Hubble não implica na descoberta da expansão do Universo. Mesmo quando esta idéia já estava sendo bastante discutida na comunidade científica, Hubble foi cauteloso em aceitá-la, pois acreditava que os modelos de Universos em expansão fossem uma interpretação forçada dos dados experimentais. Ele não acreditava que as galáxias estivessem realmente se afastando. Em seus trabalhos, usava o termo "velocidades aparentes" para as velocidades inferidas a partir do desvio espectral. Ele escreveu numa carta ao astrônomo holandês Willem De Sitter ( ), "a interpretação (dos redshifts das galáxias) dever ser deixada para você e os outros poucos capazes para discutir esta questão com autoridade". Assim, para entender a descoberta da expansão do Universo, é essencial um estudo histórico do período, incluindo além das descobertas de Hubble, os modelos cosmológicos teóricos de Alexander Friedmann ( ) e Georges Lemaître ( ). Sintetizando, podemos dizer que a idéia do Universo em expansão surgiu hipoteticamente em 1922 com Friedmann, observacionalmente com Hubble em 1929, mas que só passou a ser aceita na comunidade científica na década de 1930 com a divulgação dos trabalhos de Lemaître de (Kragh 1996, pg.33). 5. PERSPECTIVAS FUTURAS A partir do estudo preliminar dos episódios históricos relacionados ao Grande Debate, pudemos identificar diversos aspectos da natureza da ciência que podem ser discutidos. A continuação deste trabalho se dará aprofundando o estudo histórico realizado, buscando identificar outros aspectos da natureza da ciência, em especial os relacionados ao contexto histórico, filosófico e cultural relacionado aos episódios estudados. Em seguida, pretendemos planejar atividades didáticas que permitam a discussão explícita destes aspectos da natureza da ciência na formação de professores. 6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ABD-EL-KHALICK, Fouad & LEDERMAN, Normam G. Improving science teachers conceptions of the nature of science: a critical review of the literature. International Journal of Science Education 22(7): , ALTERS, B. J. Whose Nature of Science? Journal of Research in Science Teaching 34 (1): 39-55, BERENDZEN, R., HART, H. Adriaan Van Maanen s influence on the island universe theory: Part 1. Journal for the History of Astronomy, iv:46-56, BRASIL. MEC. SEF. Parâmetros Curriculares para o Ensino Médio. Brasília, BRASIL, MEC, SEMTEC. PCNs+ Ensino Médio: orientações educacionais complementares aos Parâmetros Curriculares Nacionais. Ciências da Natureza, Matemática e suas Tecnologias. Brasília, CHALMERS, Alan F. O Que é ciência afinal? São Paulo: Brasiliense, 1995 CROWE, Michael J. Modern theories of the universe: from Herschel to Hubble. New York: Dover, EL-HANI, Charbel N. Notas sobre o ensino de história e filosofia da ciência na educação científica de nível superior. In: SILVA, Cibelle.C. (Org.) Estudos de história e filosofia das ciências: subsídios para aplicação no ensino. São Paulo: Editora Livraria da Física, Pp HARRISON, Edward R. Cosmology: The Science of the Universe. Cambridge University Press, 2000 HODSON, Derek. Philosophy of science, science and science education. Studies in Science Education 12: 25-57, HOSKIN, Michael A. The Great Debate: What really happened?. Journal for the History of Astronomy, vii: , 1976 HOYLE, F.; BURBIDGE G. NARLIKAR J.V. A different approach to cosmology. Cambridge University Press, 2000

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