CONTEÚDOS DE NATUREZA DA CIÊNCIA NO ENSINO DE FÍSICA: A CONTROVÉRSIA ENTRE ARISTÓTELES E FILOPONO

## CONTEÚDOS DE NATUREZA DA CIÊNCIA NO ENSINO DE FÍSICA: A CONTROVÉRSIA ENTRE ARISTÓTELES E FILOPONO CONTENTS OF NATURE OF SCIENCE IN PHYSICS TEACHING: THE CONTROVERSY BETWEEN ARISTOTLE AND PHILOPONUS

## Midiã Medeiros Monteiro , André Ferrer P. Martins 1 2

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UFRN/PPGECNM, mm\_monteiro83@hotmail.com 2 UFRN/DPEC, aferrer34@yahoo.com.br

## Resumo

Esse trabalho é parte de uma pesquisa mais ampla que tem por objetivo: i) elaborar, aplicar e avaliar uma sequência didática acerca do conceito de inércia, a partir de uma perspectiva histórica, e ii) discutir aspectos selecionados de Natureza da Ciência (NdC) que podem ser explorados com base nessa história. Insere-se, nesse sentido, na problemática do uso da História e da Filosofia da Ciência (HFC) no ensino de Física. Apresentamos aqui uma análise das concepções de Aristóteles e João Filopono em relação à explicação do movimento. Embora com aspectos em comum, ambos diferem em questões centrais sobre o movimento, tais como o conceito de lugar e o papel do meio resistivo no movimento violento. Essa análise nos permite explorar, no ensino de Física, dois temas relativos ao desenvolvimento histórico-filosófico do conhecimento científico: a possibilidade de controvérsias na ciência, e a ideia de que pressupostos assumidos pelos pensadores influenciam o modo como eles estabelecem suas teorias.

Palavras-chave : Aristóteles, Filopono, História da Ciência, Filosofia da Ciência.

## Abstract

This work is part of a broader research, which aims: i) to develop, implement and evaluate a teaching sequence about the concept of inertia from a historical perspective and, ii) to discuss some selected aspects of Nature of Science (NoS) that can be explored based on this history. It is related, in this sense, to the issue of the use of History and Philosophy of Science (HPS) in physics teaching. Here we present an analysis of the conceptions of Aristotle and John Philoponus about the explanation of the movement. Although with common features, both differ in key issues on the movement, such as the concept of place and the role of the resistive medium in violent motion. This analysis allows us to explore two themes related to the historical and philosophical development of scientific knowledge, in physics teaching: the possibility of controversies in science, and the idea that assumptions made by thinkers influence how they establish their theories.

Keywords : Aristotle, Philoponus, History of Science, Philosophy of Science.

## Introdução

São frequentes as críticas ao ensino de Física que explora, em demasia, aspectos quantitativos, bem como a simples resolução mecanizada de equações e a descontextualização dos conteúdos científicos. Em contrapartida, a história e a filosofia da ciência (HFC) são apontadas como perspectivas que podem contribuir para apresentar os conteúdos científicos de maneira mais contextualizada, mais

problematizadora, além de possibilitar explorar aspectos sobre a ciência (p.ex. MATTHEWS, 1995; MARTINS, 2006). Dentre as contribuições que a HFC pode proporcionar está a possibilidade de uma melhor compreensão sobre a natureza da ciência (NdC), uma vez que algumas pesquisas apontam que estudantes e professores apresentam concepções de ciências que são consideradas 'inadequadas' (p.ex. GIL PEREZ et al., 2001). Embora a defesa da HFC no ensino seja recorrente, algumas pesquisas evidenciamuma dissonância entre a teoria e a prática, ou seja, no que se refere à inserção didática da história e da filosofia da ciência no ensino de física, a quantidade de trabalhos que se efetivam em práticas ainda é muito pequena (TEIXEIRA, GRECA e FREIRE Jr., 2012).

Este trabalho é fragmento de uma pesquisa mais ampla, que tem por objetivo elaborar, aplicar e avaliar uma sequência didática, a partir da perspectiva histórica, para discutir a evolução do conceito de inércia, bem como aspectos selecionados de NdC que podem ser explorados com base nessa história. Aqui,abordaremos parte de nossa história: a discussão sobre o movimento local, de acordo com as concepções de Aristóteles e Filopono, e como esse episódio histórico possibilita refletir sobre a ciência.

## Aristóteles versus Filopono

Iremos apontar as principais ideias sobre o 'movimento local' na física aristotélica e as críticas dirigidas a elas, ainda na antiguidade, por João Filopono.

Aristóteles, de Estagira (384-322 a.C.), é um dos personagens da antiguidade grega mais importantes na história da filosofia natural. Embora praticamente fora dos textos didáticos e das aulas de física, existem diversos trabalhos que analisam a física aristotélica (KOYRÉ, 1992; ÉVORA, 1996; PEDUZZI, 1996; PORTO e PORTO, 2009; CAMPOS e RICARDO, 2012). Devemos considerar dois importantes aspectos de sua física: sua concepção de movimento e seu conceito de 'lugar'. Tais pressupostos assumem papel fundamental na análise que ele desenvolve sobre o 'movimento local'. Para ele o movimento nada mais é do que uma mudança, uma atualização do Ato em Potência ou vice-versa, em função da sua condição de imperfeição, na busca pela perfeição. O que consideramos como movimento (mudança de uma posição) para Aristóteles é referido como 'movimento local', o qual é um dos tipos de movimento por ele proposto.

O conceito de lugar aristotélico também é diferente do conceito de lugar com o qual estamos familiarizados. Para Aristóteles, lugar não é uma extensão tridimensional. Mas é concebido 'como o limite imóvel mais interno e que imediatamente envolve o que está contido naquele lugar' (ARIST. Física, IV, 4, 212ª 5 apud ÉVORA, 2006, p. 282). Logo, o lugar não existe sem que haja um corpo. É um contorno, ou seja, não é nem maior nem menor do que aquilo que ele contém e é dele separável (ÉVORA, 2006).Na filosofia aristotélica os conceitos de lugar, de vazio e de tempo estão sempre associados à existência de um corpo, não o havendo, os primeiros também não existiriam.

Aristóteles dividiu o universo em dois mundos: o sublunar (região terrestre, que se estendia desde o centro da Terra até a esfera da Lua) e o supralunar (região celeste, situado desde a Lua até as estrelas fixas).O mundo supralunar é caracterizado pela ausência de mudança. Nesse mundo, o único movimento possível seria o movimento natural, uniforme e circular (o único que pode ser

perpétuo). Sendo o mundo celeste a região onde prevaleceria a permanência, ela deveria ser constituída de um elemento diferente dos quatro elementos terrestres. Logo, ele admite a existência de um quinto elemento, denominado éter, uma substância homogênea que permeava todo o espaço e que não oferecia resistência ao movimento dos corpos celestes.

No mundo sublunar , toda matéria seria formada pelos quatros elementos terrestres - terra, água, fogo e ar - ou por combinações destes. Nele, cada elemento ocuparia um determinado lugar (lugar natural). Assim, ele divide esse mundo em quatro esferas concêntricas, sendo cada uma dessas esferas o lugar natural de um dos quatro elementos terrestres. O movimento poderia ser de dois tipos: o natural e o violento . O movimento natural seria o retilíneo para cima ou para baixo em direção ao lugar natural. Em razão da natureza de imperfeição e corrupção, não existiriam movimentos perpétuos. O movimento violento seria realizado a partir da ação de uma força externa.

No mundo aristotélico, cada uma das coisas, seja celeste, seja terrestre, tem seu lugar natural e seu movimento natural para este lugar. Todo movimento que não é natural é violento. O movimento natural é possível pela tendência natural dos corpos ocuparem seu lugar natural, para que o corpo possa atingir o seu fim, a plenitude de sua 'potência', o repouso. Évora (1996) aponta cinco argumentos aristotélicos de natureza física - e um argumento de natureza lógica - contra a existência do vazio, amparado na concepção que ele tem de lugar:

- 1) Se houvesse o vazio, não haveria resistência e os corpos tenderiam a continuar em movimento infinitamente, o que para ele é um absurdo.
- 2) A falta de resistênciaimplicaria em um movimento instantâneo, o que era considerado um absurdo. Lembremos que para Aristóteles a velocidade é inversamente proporcional à resistência.
- 3) Considerando a possibilidade de existência do vazio, todos os corpos se moveriam nele com velocidades iguais, independente de seus pesos, uma vez que todos os corpos atravessariam o vazio com a mesma dificuldade.
- 4) Além disso, o movimento se daria em todas as direções, pois se não há no vazio lugares diferenciados, um corpo tenderia a qualquer lugar e a todos os lugares ao mesmo tempo, já que não há uma direção preferencial por natureza.
- 5) Para Aristóteles o tempo que um corpo atravessaria o vazio seria o mesmo que levaria para atravessar um meio não vazio mas bastante rarefeito, o que é absurdo.

Além desses argumentos, que para Aristóteles trazem implicações físicas absurdas, existe um argumento lógico que corrobora a ideia de inexistência do vazio. O conceito de vazio sustentado por Aristóteles é 'aquilo em que é possível, mas não existe a presença de um corpo' (ARIST. De Caelo, I, 279a. 12-6 apud Évora, 1996, p.28). Para Aristóteles, tanto o lugar, quanto o vazio são dependentes do corpo. Logo, não existindo corpo, não faz sentido supor o vazio.

Mas, como Aristóteles explicava o movimento violento? A partir de um processo denominado antiperistase , que consiste na força exercida pelo ar sobre o corpo, ou seja, o ar passaria a atuar como motor, fazendo com que o movimento fosse possível. Em outras palavras, imaginemos o movimento de uma flecha após deixar o contato com o arco. Para que a mesma prosseguisse em movimento, era

necessária a ação de um motor, nesse caso, o ar deslocado pela frente da flecha mover-se-ia rapidamente ao longo da mesma a fim de ocupar o espaço 'vazio' deixado por ela, empurrando-a para frente. Além disso, esse mesmo ar atuaria como meio resistivo ao movimento, reduzindo a velocidade do mesmo até parar. A velocidade desse corpo deveria ser proporcional a potência motora e inversamente proporcional a resistência do meio no qual o corpo se desloca.

Embora houvesse uma grande aceitação do pensamento aristotélico ao longo dos séculos que se seguiram, alguns filósofos divergiam quanto a suas ideias. Um dos maiores críticos de Aristóteles foi João Filopono, que viveu no século VI da era cristã (possivelmente entre os anos de 490-570) e foi um dos maiores críticos da filosofia aristotélica do seu tempo. Entretanto, os trabalhos de Filopono foram perdidos e somente através dos comentários de Avicena (980-1037), Avempace(1106-1138) e Averroes (1126-1198) suas ideias ficaram conhecidas.

Apesar de Filopono ter assumido alguns conceitos da teoria do movimento de Aristóteles, podemos dizer que ele rompe com grande parte do que Aristóteles propunha. Filopono propõe, de forma sistemática, um conjunto de questões bem articuladas, as quais poderiam rivalizar com as concepções aristotélicas, e tece críticas bem contundentes, sugerindo alternativas às questões postas por Aristóteles.

Filopono, assim como Aristóteles, divide o movimento em dois tipos, o movimento natural e o movimento violento, mas partindo de pressupostos diferentes. Dentre tais pressupostos destacamos três: i) Estabelece um novo conceito de lugar. Filopono concebe o lugar como uma extensão mensurável, tridimensional e imóvel que contém o corpo, mas que existe independente dele; ii) A causa do movimento, para Filopono, é uma força cinética ( dinamis kinétiké ), ou seja, o que torna o movimento possível, tanto o natural quanto o violento, é uma força interna que é gradualmente esvaída; iii) Rejeita a lei da velocidade de Aristóteles, assumindo que a velocidade é proporcional à diferença entre a força e a resistência. Para ele, o meio deve ter como única função a de resistir ao movimento.

Partindo de tais pressupostos, Filopono estrutura uma nova dinâmica para o movimento. Ele tornar plausível o movimento finito e temporal no vazio. No entanto, vale salientar que, Filopono admite que a natureza teria 'horror ao vácuo' (como eram comumente aceito em sua época). Filopono explica ambos os movimentos, natural e violento, baseado no mesmo princípio: o da ação da força cinética incorpórea. Para o movimento natural, admite que, ao construir o universo, Deus dotou-o de certa ordem. Assim, quando um objeto é retirado do seu lugar natural, ele tende a retornar ao mesmo em busca da ordem inicialmente estabelecida. Mantém assim, como Aristóteles, uma explicação teleológica para o movimento natural.

Filopono rejeita a ideia aristotélica de que no vazio os corpos caem instantaneamente. Isso porque, para ele, um corpo leva um tempo diferente de zero para se deslocar no vazio e um tempo adicional para se deslocar no pleno. Assim sendo, o tempo total do deslocamento de um corpo é igual à soma do tempo de seu descolamento em um meio vazio com o tempo em um meio pleno. Segundo Filopono, o 'erro' de Aristóteles estava na ideia do tempo total de queda dos corpos ser proporcional à resistência do meio. Ele defende que o tempo adicional é que seria proporcional à resistência do meio.

Para Aristóteles, há dois motivos para a diferença na velocidade de queda dos corpos: i) resistência do meio é diferente; ii) corpos diferem em peso e leveza

(tem composições diferentes, de acordo com os quatro elementos). Todavia, para Filopono as coisas não são assim. Ele declara que pesos diferentes caem com velocidades diferentes e à medida de sua inclinação natural para a queda ou para o movimento ascendente. Filopono explica o movimento acelerado de queda em função da inclinação intrínseca do corpo a fim de atingir a harmonia concedida pelo criador. Assim, à medida que o corpo se aproxima do seu lugar natural, mais aumenta sua inclinação em direção ao mesmo, aumentando sua velocidade. Para Filopono, a velocidade de um corpo é dada pela diferença entre o peso do corpo e a resistência do meio.

Como vimos em Aristóteles, tudo que se move é movido por alguma coisa. A mesma premissa é sustentada por Filopono, porém, com uma explicação diferente. Filopono critica a dupla função do ar na explicação aristotélica para o movimento violento. Para ele, o meio deve ter como única função resistir ao movimento. Após o contato do lançador com o objeto, este adquire uma força ( dynamis ) que lhe é cedida pelo atirador e o faz prosseguir em movimento, que vai sendo reduzido duplamente, em função da própria força que decresce gradativamente e em função da resistência do meio em que o corpo é deslocado. Quando a força cessa totalmente, segue-se o movimento natural.

Abaixo mencionamos dois dos argumentos que Filopono utilizou para criticar a explicação aristotélica para o movimento violento.Vejamos que eles se constituem em contra-argumentos extremamente interessantes.

- 1) Para o movimento de antiperistasis , Filopono faz o seguinte questionamento: como explicar os três movimentos distintos realizados pelo ar? O ar, inicialmente, é empurrado para frente do projétil.Em seguida, muda de sentido deslocando-se para trás e, mais uma vez, torna a mudar de sentido empurrando o projétil para frente. Outra questão é: como explicar que o ar ocupa um lugar que não está mais vazio? Quando o ar da frente sai do lugar que ocupava e dirige-se para trás do projétil, a natureza (por ter 'horror ao vácuo') tende a preencher, imediatamente, o espaço deixado vazio na parte posterior do projétil. Logo, o ar deslocado da frente encontrará o lugar preenchido atrás. Além disso, como explicar que o ar, tendo sido empurrado em uma direção, recebe um 'impulso' para se deslocar no sentido contrário?
- 2) Outra possibilidade defendida por Aristóteles seria de que o ar tornar-se-ia um motor por receber do lançador esse poder, no ato do lançamento. Filopono levanta a seguinte questão: por que haveria necessidade de contato entre o lançador e o projétil, já que o meio pode se tornar motor?

Anteriormente, discutimos cinco argumentos físicos de Aristóteles contra a possibilidade de existência do vácuo.Vejamos como tais argumentos não mais se sustentam na dinâmica de Filopono. O sexto argumento, de natureza lógica, não se sustenta, pois o conceito de lugar de Filopono não é o mesmo de Aristóteles.

Esta comparação nos permite verificar as lacunas deixadas por Aristóteles, além de identificar um pensamento alternativo.

- 1) Para Filopono, tanto o movimento natural quanto o violento são possíveis em função de uma força cinética incorpórea, que se dissipa gradativamente, o que não implica, portanto, nem em um movimento infinito (o que não era aceito na época).

- 2) Em Filopono, ainda que um corpo se deslocasse no vazio, esse deslocamento se daria em um tempo diferente de zero. Dessa maneira, o argumento aristotélico de que no vazio o movimento deveria ser instantâneo não se sustenta. Para Filopono, faz parte da própria natureza do movimento ser temporal.
- 3) Na física aristotélica, ainda que um corpo pudesse se deslocar no vazio, isso significaria que as velocidades dos corpos seriam sempre as mesmas independentes de seus pesos, o que ele considera absurdo. No entanto, Filopono argumenta que, se o meio fosse o único responsável pela velocidade de queda dos corpos, corpos de pesos diferentes, em um mesmo meio, teriam velocidades iguais, o que, segundo o próprio Aristóteles, não é verdade.
- 4) No vazio, segundo Aristóteles, os corpos se moveriam em todas as direções, pois não haveria uma direção preferencial. Nesse sentido, de acordo com Filopono, não haveria problema, pois os corpos quando deslocados de seus lugares naturais têm internamente uma força que os direciona para seus lugares naturais para restabelecer a ordem definida por Deus na criação, ou seja, não depende do lugar.
- 5) Aristóteles sugere que se o movimento no vácuo fosse possível o tempo que um corpo levaria para percorrer um espaço vazio seria o mesmo que ele levaria para atravessar um espaço não vazio, mas bastante rarefeito, o que para ele é ilegítimo. Entretanto, Filopono considera que as diferenças nos tempos de queda de corpos de pesos diferentes são considerados desprezíveis (o que não significa que ele considere que o tempo de queda independe dos pesos, assim como assumido por Galileu).
- Um aspecto também interessante da filosofia de Filopono é que ele procura estabelecer as mesmas explicações tanto para o movimento no mundo sublunar quanto no mundo supralunar , rejeitando a dicotomia imposta por Aristóteles. Para ele, todo o universo é formado pelos quatro elementos terrestres (terra, água, ar e fogo) e não há existência do quinto elemento (éter) inserido pela cosmologia aristotélica.

## A natureza da ciência a partir desse episódio: considerações para o ensino de física

Uma das maneiras de promover a inserção de conteúdos de NdC no ensino é através da análise de um episódio histórico. No nosso caso, estamos explorando as concepções de movimento de Aristóteles e Filopono.

- Não é nosso objetivo que o aluno memorize uma lista de aspectos acerca da ciência que esteja em conformidade com o que se considera adequado. A história possibilita uma reflexão contextualizada. A análise do nosso episódio histórico nos permite explorar as seguintes ideias:
- 9 A possibilidade de controvérsia entre os pensadores.
- 9 Pressupostos assumidos pelos pensadores influenciam o modo como eles estabelecem suas teorias.
- É comum a ideia de que os conhecimentos aceitos por uma comunidade científica se configuram como verdades absolutas. Essa ideia subjuga o fato de que a controvérsia pode ser estabelecida em qualquer campo de conhecimento. Lakatos

defende que a ciência se desenvolve a partir da 'concorrência' entre programas de pesquisa distintos. O entendimento de que a controvérsia existe caminha no sentido de um entendimento de que as verdades científicas podem mudar. Essa concepção é importante para se estabelecer uma postura mais crítica sobre a ciência (com ocuidado denão cair no ceticismo).

Ao longo da breve análise histórica apresentada na secção anterior, vemos o confronto de ideias sobre o movimento presentes no pensamento de Aristóteles e de Filopono. Para um mesmo fato/fenômeno, como, por exemplo, o lançamento de uma pedra (considerado um movimento violento para ambos), Aristóteles defende que o ar possibilita a continuidade do movimento, além de também resisti-lo até que, cessando este, a pedra cairia (por ser um corpo grave) em direção ao seu lugar natural. Segundo Filopono, essa pedra continuaria em movimento pela ação de uma força interna (impressa pelo lançador no momento do lançamento) que se esvai tanto pela resistência do meio, quanto por uma condição natural que o faz diminuir com o tempo. Ao cessar essa ação, o corpo tenderia ao lugar natural, também em função de uma força interna.

Outro aspecto de NdC que pode ser evidenciado com esse episódio é o fato da influência que determinados pressupostos exercem sobre as teorias. Uma visão empírico-indutivista se sustenta, dentre outras coisas, na ideia de que as observações (experimentos) são suficientes para estabelecer as teorias, via racionalidade. Neste sentido, o papel da interpretação e de vieses prévios sãodesvalorizados. O desenvolvimento da ciência moderna e a importante contribuição advinda da experimentação e da matemática fortaleceram essa visão. É importante perceber o quanto certos pressupostostem peso sobre o desenvolvimento do conhecimento e o quanto é complexo o desenvolvimento da ciência.

No episódio histórico apresentado, podemos observar que os pressupostos assumidos tanto por Aristóteles quanto por Filopono influenciaram a maneira como eles explicaram o movimento. Para Aristóteles, por exemplo, sendo o lugar um contorno, que pressupõe a existência de um corpo, a ideia de vazio não se sustenta. Além disso, a aceitação da composição material baseada nos quatro elementos terrestres (de Empédocles) e a divisão do mundo sublunar em esferas concêntricas, onde cada elemento ocupa um determinado lugar natural, justifica a maneira como ele explica o movimento de queda dos corpos. Filopono, ao adotar a ideia de uma força impressa e incorpórea, dá uma nova explicação para a continuidade do movimento natural e violento.

## Conclusão

Neste trabalho, procuramos mostrar um pouco da história da Física, apresentando a controvérsia entre o pensamento de Aristóteles e o de João Filopono sobre o movimento e dois aspectos de NdC que podem ser explorados a partir da análise desse episódio histórico.

Embora várias pesquisas apontem para a importância da inserção de conteúdos de história e filosofia da ciência no ensino de Física, é recorrente a observação de que são poucos os trabalhos de caráter mais aplicado. Nesse sentido, o presente trabalho procura colaborar com a área na produção de material

que possibilite essa inserção, com posterior avaliação, o que corresponde às etapas futuras da nossa pesquisa.

Vale salientar que a simples leitura de textos com conteúdo histórico não basta para que o estudante perceba os conteúdos de NdC. É necessário ou que o texto apresente explicitamente estes conteúdos e que o professor também o faça.

## Referências

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