Em Busca da Pluralidade da Natureza da Ciência em Sala de Aula: O caso ''Arthur Stanley Eddington e a Expedição do Eclipse Solar de 1919''

## EM BUSCA DA PLURALIDADE DA NATUREZA DA CIÊNCIA EM SALA DE AULA: O CASO 'ARTHUR STANLEY EDDINGTON E A EXPEDIÇÃO DO ECLIPSE SOLAR DE 1919'

## SEARCHING FOR A PLURALITY OF THE NATURE OF SCIENCE IN CLASSROOM: THE CASE 'ARTHUR STANLEY EDDINGTON AND 1919 SOLAR ECLIPSE EXPEDITION'

## Sofia Basilio 1 , Flávia Polati , Danilo Cardoso 3 2

1,2 Doutorandas do Programa de Pós-Graduação Interunidades em Ensino de Ciências/USP, sofia.basilio@usp.br, flavia.polati.ferreira@usp.br

3 Doutorando do Programa de Pós-Graduação Interunidades em Ensino de Ciências/USP, danilo.cardoso.fis@gmail.com

## Resumo

Há muito tempo é discutido na área de Ensino de Ciências a importância de ensinar não só o conhecimento científico, mas também sobre a ciência, ou seja, aspectos referentes à história da construção da ciência e à Natureza da Ciência (NdC). Autores da chamada moderna historiografia da ciência buscaram superar a dicotomia entre internalismo e externalismo, trazendo à tona a necessidade de uma abordagem que múltiplos elementos de distintas naturezas nos chamados estudos de caso , sendo a História da Ciência uma das formas de contextualizar discussões conceituais, epistemológicas e sociais, que permeiam a construção do conhecimento científico. Nesse trabalho, apresentamos o episódio histórico da expedição do eclipse solar liderada por Eddington em 1919 contemplando diferentes elementos da NdC. Buscaremos com esse trabalho apresentar uma possibilidade de abordagem plural tanto historiográfica quanto da NdC junto a este caso histórico, evidenciando tanto problemas e questões ligadas a fatores externos, quanto elementos inerentes à conduta científica. A partir do episódio selecionado, exemplificamos como esse caso apresenta grandes potencialidades para discutir a não neutralidade científica, a colaboração científica e o papel do erro no desenvolvimento da ciência, tentando assim contribuir para superar a dicotomia externalismo/internalismo e uma visão unilateral da NdC ao abordar um episódio histórico da ciência.

Palavras-chave : natureza da ciência; expedição do eclipse solar de 1919; pluralismo historiográfico e epistemológico

## Abstract

It has long been discussed in the area of Science Teaching about teaching our students not only scientific knowledge, but also about science, that is, aspects relating to the Nature of Science (NoS). Authors of the so-called modern historiography of science sought to overcome the dichotomy between internalism and externalism, bringing to the fore the need for an approach that multiple elements of different natures in the so-called case studies , being the History of Science one of the ways to contextualize conceptual, epistemological discussions and social, which permeate the construction of scientific knowledge. In this work, we present the historical episode of Eddington's solar eclipse expedition in 1919 contemplating different elements of the NoS. We will seek with this work to present a possibility of a pluralistic approach both historiographically and about NoS next to this historical

case, evidencing both problems and issues related to external factors, as well as elements inherent in scientific conduct. From the selected episode, we exemplify how this case presents great potentialities to discuss scientific non-neutrality, scientific collaboration and the role of error in the development of science, thus trying to contribute to overcoming the dichotomy of externalism / internalism and a unilateral view of NoS historical episode of science.

Keywords: Nature of Science; expedition of 1919; historiographical and epistemological pluralism.

## Introdução

Pesquisas internacionais e nacionais de ensino de ciências têm defendido nas últimas décadas a importância de ensinar também os processos e caminhos de construção da ciência junto dos conhecimentos científicos. Assim, o ensino de ciências envolve ensinar aspectos denominados pelo pesquisador Lederman da 'Natureza da Ciência' (NdC), que 'se refere aos valores e assunções inerentes ao desenvolvimento do conhecimento científico' (LEDERMAN, 1992, p.331, tradução livre) e tem sido defendido como importante componente da alfabetização científica do cidadão contemporâneo (LEDERMAN, 2007).

Na década de 1990 surgiram trabalhos (LEDERMAN, 1992; MCCOMAS, 1998) que apresentam aspectos gerais sobre a prática científica que deveriam ser inseridos no currículo escolar. Essa tentativa de esboçar tópicos sobre a NdC, que ficou amplamente conhecida como 'visão consensual', foi objeto de investigação de muitos artigos nos últimos anos, como mostram as revisões bibliográficas em âmbito internacional (LEDERMAN, 1992) e nacional.

Essa visão passou a ser amplamente criticada, principalmente por defender aspectos universais e normativos (MARTINS, 2015; MATTHEWS, 2012). Uma das críticas é que trabalhar apenas os aspectos consensuais da NdC pode induzir a visão essencialista da ciência, reduzindo a diversidade e pluralidade de interpretações a uma única essência (IRZIK e NOLA, 2011).

Na historiografia da ciência, por outro lado, encontramos também diferentes olhares sobre como os historiadores narram uma história. No âmbito da antiga historiografia da ciência , o debate entre correntes internalista (que privilegia ideias, feitos, experimentos e teorias debatidas no âmbito da própria ciência) e externalista (que enfatiza o papel de influências sociais, culturais, e de fatores extra-científicos da construção da história narrada) evidenciou também uma disputa dicotômica sobre quais aspectos devem ser privilegiados ao recontar a história da científico.

Entretanto, autores da moderna historiografia da ciência buscaram superar essa dicotomia, trazendo à tona a necessidade de uma abordagem com múltiplos elementos nos chamados estudos de caso. Os estudos de caso históricos prezariam por uma discussão aprofundada dos aspectos mais relevantes, sejam eles internos à prática científica ou extra-científicos, contextualizando os cientistas envolvidos no período histórico delimitado, visando a compreensão da ciência como atividade complexa (BALDINATO e PORTO, 2008; SCHMIEDECKE, 2016).

Ao levarmos as discussões recentes da historiografia da ciência e da NdC para a sala de aula, diversos caminhos são possíveis, através de diferentes estratégias, abordagens e enfoques. Allchin e colaboradores (2014), por exemplo, defendem que o ensino de aspectos de NdC deve ocorrer através de casos

concretos da produção científica, seja através de casos históricos, contemporâneos, atividades investigativas ou uma abordagem complementar (ALLCHIN et al, 2014).

A história da ciência no ensino, dessa maneira, pode ser apresentada como uma forma de contextualizar discussões conceituais, epistemológicas e sociais, permitindo tanto uma compreensão mais profunda da construção dos conteúdos científicos, quanto o aprendizado de noções históricas e filosóficas.

Dessa forma, nesse trabalho apresentamos como um episódio histórico pode contemplar diferentes aspectos de NdC, debatidos através de uma narrativa histórica, abordando elementos internos e externos que influenciam a construção da ciência. Um dos objetivos centrais é apresentar, a partir do estudo de caso selecionado, uma possibilidade de abordagem plural de aspectos da NdC junto a episódios históricos, contemplando tanto problemas e questões externos e sociais, quanto elementos internos e metodológicos que influenciam a construção da ciência.

## Eddington e a expedição do eclipse solar de 1919: um recorte do estudo de caso histórico

Arthur Stanley Eddington (1882 - 1944) é reconhecido atualmente como um dos astrônomos de grande prestígio no início do século XX, por ter principalmente liderado a expedição que investigou a previsão da curvatura da luz durante o eclipse solar total de maio de 1919 , popularmente conhecida como a confirmação da Teoria da Relatividade Geral (TRG). Tal expedição foi planejada conjuntamente pela Royal Society (RS) e pela Royal Astronomical Society (RAS), com o objetivo de medir o desvio da luz de uma estrela distante quando passasse próxima ao Sol, medição essa possibilitada em um evento de eclipse solar total.

Duas frentes foram designadas para ela: a primeira contava com os ingleses Eddington e Edwin Cottingham, que foram para a Ilha do Príncipe; a segunda contava com Andrew Crommelin e Charles Davidson, que foram para Sobral (CE), no Brasil. Com os resultados obtidos em 29 de maio de 1919, no dia 6 de novembro do mesmo ano foi realizada uma reunião especial convocada pelas RS e RAS para a divulgação desses resultados, onde estiveram presentes inúmeros jornalistas, além dos cientistas mais renomados. Após a divulgação dos resultados da expedição de 1919, a grande mídia tratou a TRG como 'comprovada', já que os valores obtidos ali eram condizentes, de certo modo, com a nova teoria.

- O aprofundamento historiográfico deste estudo de caso - que se trata apenas de um recorte dos acontecimentos que circundam a expedição de 1919 nos permite discutir diversos aspectos da NdC, tratando-se de um rico estudo de caso por apresentar controvérsias tanto do ponto de vista do contexto social e político no qual ele se inscreve, quanto da própria dinâmica interna da ciência, permeada de complexidades intrínsecas na análise, na seleção e na divulgação dos resultados obtidos nessa expedição.

## Ciência, Guerra e Religião: sobre a não neutralidade científica

Ao analisarmos o episódio histórico da expedição de 1919, fatores extracientíficos tais como a influência de visões de mundo pessoais ou de determinados grupos sociais podem se apresentar como elementos influentes na prática e na conduta científica. Isso pode contribuir para evidenciar aos estudantes que a ciência

não é neutra ou isenta de disputas políticas, mas um empreendimento passível de interesses sociais ou pessoais (e religiosos), por exemplo.

No início de 1919, Eddington era um astrônomo bastante conhecido na comunidade astronômica, principalmente por seus trabalhos em cosmologia estatística e evolução estelar. Também atuou como uma figura pública em defesa da ciência durante as guerras mundiais, presenciando diversas controvérsias sobre ciência e religião. 'Suas campanhas [..] emergiram das raízes de suas crenças religiosas. Eddington se declarava como um religioso, pertencente aos quacres e seus valores significava que ele via a ciência internacional como um local para a contestação moral' (STANLEY, 2003, p. 59, tradução livre).

Porém, as motivações por uma ciência internacional não eram unânimes. Durante a Primeira Guerra Mundial, embora existissem focos pacifistas, eles eram ocultados pelas propagandas que ridicularizavam os que iam contra a guerra. Além disso, os cientistas prussianos foram fortemente afetados após alguns eventos, destacando entre eles o primeiro uso em larga escala de armas químicas na batalha de Ypres (SZINICZ, 2005) e o Aufruf an die Kulturwelt 1 , mais conhecido como 'Manifesto dos 93', onde intelectuais germânicos protestavam contra e retrucavam as acusações de crimes de guerra durante a invasão da Bélgica.

Mesmo não participando do 'Manifesto dos 93', Einstein 2 enfrentou problemas para que seus trabalhos fossem divulgados fora da Alemanha no período, pois boa parte dos contatos dos cientistas germânicos com a comunidade da Tríplice Entente foram cortados (KEVLES, 2005). Eddington era um dos poucos pesquisadores ingleses que tentava manter contato com pesquisadores de países neutros na guerra e de países rivais ao Reino Unido. Além de ser contra o nacionalismo, Eddington era, assim como Einstein, um objetor de consciência, ou seja, alguém cujos princípios iam contra o serviço militar e as Forças Armadas.

- O fato de Eddington ser um quacre e objetor de consciência acabava influenciando diretamente em sua reputação, dentro e fora do âmbito acadêmico. No contexto da Primeira Guerra era considerado uma desgraça social relacionar-se com objetores de consciência e isso influenciou que professores da Universidade de Cambridge tentassem postergar o recrutamento dele, argumentando que era 'o mais ilustre cientista e que não estava nos interesses a longo prazo da Bretanha que ele servisse no exército' (CHANDRASEKHAR, 1976, p. 251, tradução livre) para, dessa forma, Eddington não oficializar a sua objeção de consciência perante o exército.

A partir dessa visão dada ao episódio histórico, podemos trabalhar em sala de aula como fatores externos a considerada 'esfera estritamente científica', como as religiões e os posicionamentos políticos e o contexto social - Primeira Guerra Mundial - são importantes para compreendermos que o desenvolvimento da ciência não está desconectada do contexto sócio-histórico na qual se insere.

- É importante deixarmos claro que não existiam dois 'Eddingtons', um primeiro que era quacre e um segundo comprometido exclusivamente com questões da astronomia. Isto é, Eddington apresentava interesse tanto pela TRG em si, quanto pela possibilidade de a ciência promover um restabelecimento das relações

estremecidas entre países inimigos durante a guerra. Sua postura religiosa e política influenciou em seu trabalho científico e, mais do que isso, guiou seu interesse por testar a TRG, de acordo com o historiador da ciência Matthew Stanley (2003) .

## Preparando a expedição: o papel da colaboração científica

Ao trabalharmos com esse estudo de caso, um ponto que pode ser levantado e trabalhado acerca da NdC é o quanto a construção da ciência é uma atividade colaborativa, dependendo da comunicação entre pesquisadores e muitas vezes entre comunidades internacionais de pesquisadores.

Einstein enfrentou dificuldades para que seu artigo fosse lido fora da Alemanha, principalmente devido à Grande Guerra. Outro fator para essa dificuldade em se difundir era seus posicionamentos políticos, que não eram bem vistos na época. Einstein se considerava pacifista e internacionalista, além de repudiar o nacionalismo (KEVLES, 2005). Ao final da expedição, Einstein também destacou em entrevista concedida ao Times London 3 a importância da expedição inglesa de 1919 para o restabelecimento de colaborações entre cientistas de diferentes nações.

Mesmo assim seu trabalho só chegou de forma indireta até Eddington a partir de seu contato com Willem de Sitter, que submeteu dois artigos em 1916 sobre a TRG para a Monthly Notices da RAS. Justamente graças a de Sitter, Eddington conseguiu poucas cópias d' Os fundamentos da teoria da teoria da relatividade geral que, de acordo com ele, 'eram as únicas cópias dos artigos de Einstein disponíveis na Grã Bretanha ou nos Estados Unidos até o fim da guerra' (CHANDRASEKHAR, 1976, p. 251, tradução livre).

- O posicionamento de Eddington acerca dos trabalhos de Einstein também não era unânime. Ele era um dos poucos defensores da teoria dentro do cenário inglês. De acordo com Stanley, no período poucos 'cientistas poderiam manipular a matemática, e havia uma suspeita generalizada sobre uma teoria que era altamente abstrata' (2003, p. 69, tradução livre).

Mesmo sem o total apoio da comunidade astronômica inglesa, Eddington iniciou o preparo da expedição em novembro 1917, juntamente com Sir Frank Watson Dyson (1868-1939), Astrônomo Real. Esse planejamento ficou a cargo da Joint Permanent Eclipse Committee , grupo criado em conjunto entre a RS e a RAS. Dyson foi fundamental para possibilitar a realização da expedição. Eddington não fazia parte do comitê e Dyson já realizava comentários públicos a favor da expedição desde março de 1917, utilizando de sua influência como astrônomo real.

Dyson, por possuir conexões com o Almirantado, conseguiu também uma nova exceção da guerra para Eddington, com a condição que ele participasse de uma das frentes da expedição de 1919. Para Eddington, essa nova exceção permitiu, ao mesmo tempo, que ele não fosse punido por não se alistar e que pudesse participar de uma atividade científica que, por sinal, ele esperava que pudesse amenizar as consequências da guerra nas cooperações científicas.

Dessa forma, podemos assim evidenciar que o desenvolvimento da ciência não se dá a partir de apenas um personagem, um gênio, que trabalhou isolado, mas que conta com a participação de diversos cientistas. Embora Eddington seja

associado como o líder da expedição de 1919, na realidade foi necessária a ação conjunta de diversos agentes para o sucesso da expedição. Como defende Kennefick: 'Foi Dyson quem originalmente observou que a expedição de 1919 seria unicamente adequada para fazer este teste, uma vez que o Sol estaria no campo estelar das Hyades, o aglomerado estelar aberto mais próximo da Terra' (KENNEFICK, 2012, p. 206, tradução livre).

## Selecionando e interpretando os resultados: o papel do erro

Os resultados das análises das chapas fotográficas obtidas pelas frentes de Sobral e Ilha do Príncipe muitas vezes são considerados como a confirmação definitiva da TRG. Contudo, ao investigarmos mais a fundo como as fotografias foram feitas e como se deu a análise delas, podemos perceber que um aspecto decisivo na ciência é o papel dos erros instrumentais nos experimentos.

- O eclipse solar ocorreu no dia 29 de maio de 1919 e ambas as frentes conseguiram registrar imagens. Sobre as imagens fotografadas na Ilha do Príncipe, destacamos as próprias palavras de Eddington (1953, p. 115, tradução livre): 'Dezesseis fotos foram obtidas[..]. As primeiras fotos não mostravam estrelas, [...] mas uma placa foi encontrada mostrando imagens relativamente boas de cinco estrelas, que eram adequadas para uma determinação'. Já no Brasil, foram geradas dezenove placas proveniente de um telescópio astrográfico e oito de lentes de quatro polegadas. Boa parte das imagens do astrográfico estavam comprometidas por uma 'provavelmente distorção do espelho coleostato devido ao calor da luz do Sol recaindo sobre ele' (EDDINGTON, 1953, p. 117, tradução livre).

Havia três resultados possíveis: um era que não houvesse deflexão nenhuma. Outra opção era que as fotografias mostrassem a primeira previsão feita por Einstein em 1911 4 - também conhecido como 'valor newtoniano' (deflexão de 0,87'), que corresponde à metade do valor previsto por ele em 1916. A última, uma deflexão completa de acordo com o previsto pela TRG (deflexão de 1,75'). As análises das chapas de Príncipe indicaram um desvio de 1,60''± 0,30. Já as de Sobral foram mais 'polêmicas'. As chapas obtidas pelo telescópio astrográfico indicavam um desvio de 0,93'. Por outro lado, as medidas com as do telescópio de 4 polegadas indicaram um desvio de 1,98'' ± 0,12'.

Entretanto, a análise das chapas fotográficas brutas não foi simples de ser realizada e apresentava diversas dificuldades técnicas. O principal desafio era alinhar e sobrepor de forma correta as chapas fotográficas das estrelas obtidas durante o eclipse com as chapas fotográficas das estrelas obtidas do céu sem a presença do Sol, ou seja, obter um parâmetro da posição relativa das estrelas com e sem a presença do Sol. A equipe de Sobral permaneceu dois meses no local após o eclipse para que as fotografias sem a presença do Sol fossem realizadas e ainda havia aberrações estelares distintas entre as placas do eclipse e as de controle.

Já na Europa, os dados da equipe de Sobral foram para Greenwich, sendo analisados por Dyson e sua equipe, enquanto os da Ilha do Príncipe retornaram para Cambridge junto com Eddington. Ao iniciar as análises, devido a todos esses

obstáculos, nem todos os dados das placas de Sobral eram concordantes. 'No final, o resultado obtido nas placas astrográficas de Sobral foi discordante com os resultados obtidos nos outros dois instrumentos' (KENNEFICK, 2012, p. 218).

Devido aos problemas apresentados pelo astrográfico de Sobral, com a deformação do espelho coleostato graças às altas temperaturas no território brasileiro, parte dos dados obtidos em Sobral foram descartados na apresentação dos resultados na reunião do dia 6 de Novembro de 1919, por terem sido julgados como não confiáveis. Entretanto, esses eram justamente os dados que indicavam o desvio previsto pela gravitação newtoniana!

Podemos assim perceber como o desenvolvimento de um resultado científico não é algo linear e acumulativo, como defendeu Thomas Kuhn na década de 1960. Os instrumentos são de fundamental importância, mas a interpretação e análise dos dados é permeada de influências de visões de mundo pessoais e do contexto social .

## Considerações Finais

Um dos objetivos centrais deste trabalho é apresentar uma maneira concreta de como discutir aspectos diversos e plurais da NdC através de um estudo de caso emblemático na história do desenvolvimento das teorias da Gravitação. Ao recortar uma história, sabemos que não há um único olhar possível e que o olhar do/da historiadora da ciência não é neutro diante dessa tarefa. Em razão disso, pretendemos evidenciar as distintas interpretações históricas e epistemológicas.

Na perspectiva historiográfica, evidenciamos que tantos elementos externos, tais como o contexto de guerra, a visão de mundo religiosa e a cooperação internacional, quanto elementos internos à ciência, tais como a escolha dos telescópios, a análise e seleção dos resultados após a constatação de defeitos detectados nas chapas fotográficas, foram preponderantes para os caminhos e desdobramentos desse caso histórico.

Na perspectiva da NdC, evidenciamos algumas discussões que podem ser exploradas junto ao caso histórico recortado. É importante ressaltar que nesse trabalho apresentamos uma proposta de como discutir tais aspectos da NdC de maneira contextualizada, inerente ao desenvolvimento histórico do episódio, se opondo ao ensino de aspectos da NdC de maneira genérica e a-crítica. Esses pontos ora discutidos podem ser apresentados de diversas formas, porém prezamos por uma educação crítica e não dogmática, que evidencie aos estudantes os conflitos e jogos de interesse que se dão ao longo do desenvolvimento científico.

Portanto, defendemos nesse trabalho que os elementos da NdC devam ser trabalhados em sala de aula junto a contextos concretos, como no estudo de caso da expedição do eclipse Solar de 1919, de tal modo que a discussão da NdC não se reduza à apresentação de listas gerais e categóricas. Buscamos apresentar uma possibilidade de abordagem pluralista tanto historiografia da ciência quanto da NdC, visando contribuir para a superação da dicotomia internalista/externalista e da abordagem genérica de elementos da NdC na sala de aula.

## Referências

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