AS IMAGENS NÃO SÃO MERAS ILUSTRAÇÕES: UMA PERSPECTIVA HISTÓRICA E CULTURAL PARA O ENSINO DE FÍSICA DE PARTÍCULAS

## AS IMAGENS NÃO SÃO MERAS ILUSTRAÇÕES: UMA PERSPECTIVA HISTÓRICA E CULTURAL PARA O ENSINO DE FÍSICA DE PARTÍCULAS

## IMAGES ARE NOT SIMPLY ILLUSTRATIONS: A HISTORICAL AND CULTURAL PERSPECTIVE FOR TEACHING THE PARTICLE PHYSICS THEME

Jonathan Thomas de Jesus Neto 1 , Henrique César da Silva 2

1

IFSC/Campus São José, jonathantjneto@gmail.com

2 UFSC/MEN-CED e PPGECT, henriquecsilva@gmail.com

## Resumo

Este trabalho teve como objetivo apresentar uma perspectiva histórica e cultural para que as imagens de partículas elementares sejam trabalhadas no âmbito escolar. Essa perspectiva foi baseada em pesquisas que adotam Foucault como referencial teórico-metodológico. São pesquisas que nos deram subsídios discursivos sobre como a imagem perpassa a nossa sociedade, e que evidenciaram as práticas discursivas e não discursivas que tornam possível uma imagem enquanto imagem de partícula elementar. Ainda, essa perspectiva foi fundamentada em análises históricas em que se entende que as imagens de partículas elementares estão ligadas à cultura material do laboratório, com suas condições materiais, histórico-sociais e institucionais de produção e circulação. Partindo dessa perspectiva, identificamos que há uma abordagem frutífera em que as imagens não são tratadas como meras ilustrações, podendo ser mobilizadas em práticas de ensino sobre partículas elementares, em que o trabalho sobre e com as imagens pode fomentar discussões profundas sobre o objeto físico partícula elementar . Nesta perspectiva, trata-se de trabalhar, no contexto do Ensino Médio, a opacidade da imagem, discutindo a história e cultura de sua produção e circulação, contemplando os aspectos científicos e sociais que estão relacionados, trabalhando as condições que produzem a evidência, e o efeito de um único sentido para este objeto simbólico e sua relação com a natureza.

Palavras-chave : Imagens, Partículas elementares, História Cultural, Cultura Material, Foucault.

## Abstract

This work had as objective to present a historical and cultural perspective so that the images of elementary particles are worked in the school scope. This perspective was based on research that adopts Foucault as a theoreticalmethodological framework. These are researches that have given us discursive subsidies on how the image permeates our society, and that have shown the discursive and non-discursive practices that make an image possible as an elementary particle image. Still, this perspective was based on historical analyzes in which it is understood that the images of elementary particles are linked to the material culture of the laboratory, with its material, historical-social and institutional

conditions of production and circulation. From this perspective, we identified that there is a fruitful approach in which the images are not treated as mere illustrations, and can be mobilized in teaching practices about elementary particles, in which the work on and with the images can foster deep discussions about the particle physical object. elementary. In this perspective, it is about working, in the context of high school, the opacity of the image, discussing the history and culture of its production and circulation, contemplating the scientific and social aspects that are related, working on the conditions that produce the evidence, and the effect of a single meaning for this symbolic object and its relationship with nature.

Keywords : Images, Elementary Particles, Cultural History, Material Culture, Foucault.

## Introdução

As 'imagens de partículas elementares' que conhecemos hoje nem sempre foram correlacionadas diretamente com os objetos do mundo que hoje vemos ali representados . Houve um período em que aquelas que tomamos hoje como 'imagens de partículas elementares' eram consideradas fotografias de fenômenos físicos de radiação, ou fenômenos meteorológicos simulando nuvens da atmosfera em laboratório. As práticas que produziram e constituíram as imagens de partículas elementares, enquanto objetos do mundo, ocorreram simultaneamente ao desenvolvimento dos saberes 1 sobre o objeto que enunciam. Este processo levou décadas envolvendo práticas de produção de imagens, e concomitantemente, trouxe outras diversas práticas sociais desde o final do século XIX.

Na Física de Partículas, as entidades envolvidas, as partículas elementares, não são do universo visível, não se comportam como as entidades visíveis. Mas, quando propomos representar as partículas elementares por imagens, quais aspectos visíveis dialogam com esse universo invisível, inacessível e não compreensível em termos da Física Clássica? No ambiente escolar, para diferentes temas da física, usam-se imagens para reproduzir seus fenômenos, são evocadas situações e objetos cotidianos conhecidos, experienciados pelos estudantes, utilizando-se representações matemáticas e imagéticas. Mas na prática de ensino do tema Física de Partículas elementares no Ensino Médio, raramente se costuma usar representação matemática devido à sua complexidade, de modo que as representações imagéticas ganham relevância, em se tratando de objetos invisíveis.

Nas vertentes educacionais, a imagem é encarada como importante, já que se considera que ela tem o papel de representar não apenas coisas, mas também noções ligadas a essas coisas ou conceitos (CAVALCANTE et al., 2012). Por isso, torna-se importante trabalhar efetivamente as imagens com estudantes, visto que não as tomamos como sendo transparentes (SILVA, 2006). Essa preocupação ávida com a imagem em situações de ensino, delineou, teórica-metodologicamente, pesquisas que analisaram práticas de estudantes, investigando as leituras de

imagens em situações de ensino específicas (SILVA, 2002; REGO; GOUVÊA, 2013; NETO, 2015; GOUVÊA et al., 2016). Essas pesquisas se preocupam com aspectos que envolvem a materialidade imagética, ao mesmo tempo em que se preocupam com o potencial pedagógico que as imagens podem ter. Mas abordar essa opacidade das imagens é mais do que estimular a prática de leitura de imagens no âmbito escolar, no sentido de trabalhar as múltiplas leituras dos estudantes. Defendemos que trabalhar sua opacidade em sala de aula implica em tomá-las:

- (...) como objetos de discurso, como objetos de discussão, de produção de enunciados verbais, de estudo, propiciando práticas de ensino com potencial de conectar os conhecimentos científicos e a própria existência material (social, histórica, cultural e simbólica) e restabelecendo sua opacidade por meio da relação entre o conhecimento e o mundo, da relação entre discurso e conhecimento. (SILVA; NETO, 2018, p. 144).

Nesse cenário, muitas dessas imagens, escolhidas para situações pedagógicas, são percebidas pelos professores e estudantes sem a devida importância, pois elas são vistas sob um efeito de transparência, de único sentido. Dessa forma, esse trabalho tem o objetivo de propor uma perspectiva histórica e cultural para que a opacidade (SILVA; NETO, 2018) das imagens de partículas elementares seja trabalhada no âmbito escolar, enquanto objeto e não instrumento de ensino. Isto é, que as imagens apareçam não como meras ilustrações, não como detentoras de um único sentido, não como objetos simbólicos que correspondam univocamente à realidade, e sim como formas simbólicas historicamente elaboradas, como objetos construídos que participam da construção dos campos de saberes, que fazem parte da produção cultural, social e institucional dos saberes científicos. Assim, partimos das análises e proposições desenvolvidas em Silva e Neto (2018) e Neto (2019) para propor uma perspectiva histórica e cultural como possibilidade de mediações no ensino de física de partículas.

## As condições de existência e circulação das imagens de partículas elementares

Em recente pesquisa (NETO, 2019) 2 que articulou a arqueologia de Foucault (2014) e a análise história da cultura material da microfísica de Galison (1997), foram analisadas as condições de existência que fizeram emergir as produções de imagens enquanto imagens de partículas elementares. Essa análise foi possível, considerando que as imagens podem compor enunciados, no caso, de materialidade imagética, possibilitando identificar e elencar as condições de existência desses enunciados. Resumidamente, é entendido que as condições de existência (FOUCAULT, 2014) são condições para que exista a função enunciativa, para que existam enunciados. Essas condições têm relações com as práticas discursivas e não discursivas, pois essas práticas são regras anônimas e histórias que vão definir 'as condições de exercício da função enunciativa' (p. 144) e que 'formam sistematicamente os objetos de que falam' (p. 55).

A análise das condições de existência mostrou que as primeiras práticas de produção de imagens da câmara de nuvens só foram possíveis devido a existência, naquele contexto histórico e cultural, de modos específicos de observar a natureza, e de retratá-la por meio da arte, e que compuseram uma rede de memórias do

período vitoriano romântico. E essa rede teria relação com práticas discursivas presentes na história natural. Logo, vimos que a câmara de nuvens 3 utilizou da prática da história natural, da mimese, para produzir fenômenos meteorológicos que envolviam as nuvens. A episteme 4 em que a câmara de Wilson estava inserida, ainda não consideraria que eram partículas na câmara (NETO, 2019).

A episteme em que inicialmente se inseria a câmara de Wilson, antes de 1895, se modificou com práticas do laboratório de Cavendish, trazendo a prática de coleta de dados no lugar da imitação da natureza (mimese). Para esse laboratório, a câmara exibia íons e havia um tratamento clássico para se interpretar as trajetórias. Só mais tarde, a partir da década de 1940, com a emulsão nuclear, que a episteme seria de, efetivamente, correlacionar as várias formulações, juntar a imagem às equações, dados. Outras condições de existência surgiram, relacionando as práticas de criação de filmes fotográficos e emulsões fotográficas em que os desenvolvimentos das pesquisas envolvendo raios cósmicos levaram os físicos a não saber os detalhes sobre como ocorriam as detecções e, de outro lado, as fabricantes a não saber como funcionavam os experimentos em detalhes.

Foi no contexto da emergência da física quântica, como por exemplo, o das discussões no congresso de Solvay de 1927, que se acentuaria uma crise de uma nova positividade em que se consideravam o objeto, as imagens, os equipamentos experimentais e as equações matemáticas para produzir novas interpretações sobre as 'partículas elementares'. O que se via em uma imagem da câmara de nuvens era explicitamente debatido nesse congresso. Mais tarde, na década de 50, com o uso da matemática estatística, em experimentos que geravam muitos dados, como em aceleradores de partículas, em que se produziriam imagens computadorizadas, criadas a partir de muitos dados de colisões de partículas. Tal prática, era completamente distinta das anteriores. Eram imagens produzidas de forma não corporal, sem que os cientistas tivessem contato direto com o instrumento (câmera fotográfica, emulsão fotográfica, microscópio ou bulbo das câmaras), estaria relacionada com a episteme analítica que já havia sido difundida no laboratório de Cavendish.

Concomitantemente, todas essas imagens, que foram produzidas, circularam e criaram conexões entre as memórias de imagens externas (aquelas que são percebidas) e imagens internas (aquelas que são sugeridas que são '[...] 'despertadas' pela percepção exterior de uma imagem') (COURTINE, 2013, p. 43). Compreender essas memórias, possibilita-nos proximidade com a descrição histórica e cultural do que foram, e estão sendo, as discursividades da iconicidade no campo científico da Física de Partículas. Além disso, permite que sejam percebidas as mudanças nas práticas discursivas que envolveram as produções das

imagens e os deslocamentos delas para uma circulação mais ampla na sociedade, envolvendo o plano da divulgação científica. Foi identificado que existe uma predominância da memória clássica nas imagens de partículas que circulam nos manuais de física, livros didáticos. Rastros, trajetórias, feixes de partículas apareceram constantemente nesses manuais. As características ondulatórias das partículas não são enunciadas na forma de imagens, embora possam aparecer em outras formas de formulações, como as verbais, nas equações matemáticas, mas não aparecem nas imagens que circulam nesses manuais. Nenhuma imagem desses objetos dá visibilidade a todos os aspectos de sua natureza física.

Se por um lado, são as formas de 'rastros, trajetórias, linhas, círculos, esferas e bolinhas'' (NETO, 2019, p. 172) que essas imagens de partículas tomam em determinadas circulações, por outro lado, é possível identificar características alternativas como nuvem, ou membranas. Ambas as formas estabelecem uma rede de memória que relacionam a imagem e seu objeto, constituindo enunciados imagéticos diferentes. Simultaneamente, o texto e a legenda aparecem para compor ainda os enunciados imagético sobre esses objetos enquanto partículas elementares. Exibindo uma prática discursiva específica em que as imagens são lidas também pelos textos. As imagens ditas de partículas elementares passam por dispersões variadas, ganhando sentido por associações a diferentes memórias.

## A opacidade das imagens

Silva e Neto (2018) defendem que trabalhar a 'opacidade' das imagens seria dar visibilidade aos efeitos que produzem a sensação de 'evidência de um único sentido para um objeto simbólico'. Para isso, seria necessário desconstruir esse efeito de 'transparência', de 'univocidade e inequivocidade' entre 'imagem e mundo'. Pode-se dizer que para o caso das imagens de partículas elementares, elas são opacas porque:

- 1) se inscrevem em diferentes formações discursivas, estabelecendo relações de intericonicidade com outras imagens, vistas, imaginadas;
- 2) entre as formações discursivas que lhes dão sentido e as conectam com a realidade, encontram-se modos distintos de pensar a realidade, particularmente aquele associado à concepção de realidade da física clássica e aquele associado à concepção da teoria quântica, marcado pela dualidade partícula-onda. Assim, os acontecimentos discursivos relativos a essas imagens se inscrevem em memórias que podem retomar sentidos já ultrapassados na física contemporânea, no modo como esta concebe esses objetos, entidades, do mundo do muito pequeno (microfísica), da ordem da escala dos átomos e seus componentes e outras entidades, como os fótons;
- 3) seus significados estão ligados à cultura material do laboratório, com suas condições materiais, histórico-sociais e institucionais de produção e circulação;
- 4) um aspecto relacionado à opacidade delas diz respeito às relações que se estabelecem com a linguagem verbal. (SILVA; NETO, 2018, p. 143).

Por isso, abordar as condições de existência e a circulação das imagens aspectos históricos e culturais - em situações de ensino, pode fazer realçar essa opacidade das imagens enquanto imagens de partículas. Em uma abordagem como essa, almeja-se evidenciar aspectos da natureza da ciência, da controvérsia entre os cientistas sobre a quântica, do cotidiano do laboratório, das instituições que participaram da produção das imagens, das características da sociedade

relacionadas as questões de gênero, das relações políticas para o provimento de pesquisas 5 .

## Perspectivas de ensino e seus desafios

A perspectiva histórica e cultural para o ensino do tema física de partículas que propomos neste trabalho, não tem o objetivo de apontar um método para abordar as imagens em situações de ensino no sentido de descrever o que deve ou não ser feito no âmbito escolar. Tivemos como intenção elaborar uma perspectiva que possa se desdobrar em diversos caminhos, que aponta aspectos potenciais a serem explorados no âmbito escolar, e que poderá nortear a elaboração de futuras mediações e situações de ensino. Tratou-se de elencar aspectos de uma concepção derivados de análises empíricas de pesquisa já realizadas, que podem ser mobilizados na produção de mediações pedagógicas.

O primeiro aspecto abrange questões envoltas sobre a realidade que as imagens fomentam. Quando buscamos trabalhar a opacidade das imagens que conectam a materialidade imagética com a realidade, produzindo, em nível de discurso, o objeto partículas elementares , é possível que seja derivadas situações de ensino que discutam profundamente as concepções de realidade da física clássica, da física quântica e da física de partículas elementares. Na prática, se for retomada a história das imagens da câmara de nuvens, por exemplo, seria possível analisar a produção histórica das imagens e conjuntamente discutir as concepções clássicas que estão presentes. Contextualizando os aspectos culturais do uso da fotografia e ao mesmo tempo, evidenciando que as imagens antecederam as concepções quânticas, e se reformularam, após essas concepções. Por isso, ver as imagens de partículas no início do século XX, quando concepções de átomo ainda estavam em desenvolvimento, tornou possível que rastros fossem entendidos como trajetórias de partículas, eliminando margem para questões ondulatórias nas imagens. Evidentemente, outras práticas que envolveram as imagens podem ser explicitadas, como, por exemplo, suas produções por meio de fotografias, câmaras, emulsões, equações, estatísticas computadorizada, diagramas de Feynman. Por esse ângulo, uma discussão como essa contribuiria para o entendimento de como se deram os saberes sobre as partículas elementares, levando-nos a compreender porque as imagens produzem os efeitos de transparência; porque criam concepções de realidade que extrapolam a dualidade partícula-onda; porque criam a fala que discursa 'isto é uma partícula'.

Um segundo aspecto seria fazer aparecerem as memórias das imagens que são depositadas nos vários períodos históricos. Assim, seria possível derivar situações de ensino em que os sujeitos, estudantes e professores, possam confrontar a história, e encontrar lá as memórias do objeto 'partícula elementar' sendo construído junto com a produção das imagens. Efetivamente, seria criar situações que estimulem o diálogo com as condições de existências que apontamos de forma resumida anteriormente. Abordando questões sobre: o período vitoriano

romântico que impulsionou a prática de observar a natureza; as práticas de olhar, de fotografar e de desenhar do século XIX; as práticas da história natural e suas mimesis; os fenômenos meteorológicos que se relacionaram com as câmaras; os saberes que circulavam no início do século XX, como o comportamento dos gases, fenômenos elétricos, raios X, constituição do átomo; as práticas instrumentais relacionadas com a câmara de Wilson, com os grupos de Scanners das emulsões nucleares; as interpretações da teoria quântica nas imagens e diagramas de Feynman; os trabalhos estatísticos, gráficos e imagens que foram criadas por meio de análise de dados por computadores.

- O cerne dessa perspectiva de ensino está em criarmos narrativas que evidenciem a produção das imagens e a construção do efeito de evidência, efeito que liga imagens a certos objetos e não outros, fazendo com que o ato de observar uma certa imagem passe a ser observar uma imagem 'de partículas elementares', observando ali o objeto que ela enuncia; observar um rastro em uma emulsão fotográfica seja observar partículas elementares; observar linhas coloridas em imagens produzidas por computador seja observar as centenas de partículas elementares que 'colidiram' em um acelerador de partículas.

Narrativas levadas ao ambiente escolar que abrangem essas práticas de produção de imagens descritas até aqui vêm ao encontro de abordagens históricas no ensino que buscam evidenciar não apenas os conteúdos científicos, como também os processos de construção da ciência por meio de uma 'História Cultural da Ciência' (MOURA; GUERRA, 2016, p. 725). Essa abordagem seria uma alternativa àquelas que se limitam a estudar as práticas restritas ao campo científico. Segundo Moura e Guerra (2016, p. 742), trazer esse 'elemento histórico-cultural' ajuda a 'justificar a necessidade da história da ciência como guia para construção dessa perspectiva cidadã'. Usando essa perspectiva é possível criarmos intervenções pedagógicas com estudos aprofundados das práticas científicas relacionados ao tema. Segundo esses autores, podemos entender que as práticas científicas não se restringiriam às atividades experimentais, há outras várias práticas laborais que inclusive podem englobar outras áreas de conhecimentos e outros aspectos e atividades culturais não consideradas estritamente científicas.

Na física de partículas, temos alguns exemplos do entrelaçamento de práticas laboratoriais e culturais. Durante o século XIX existiram práticas de olhar, de fotografar e de desenhar que estiveram presentes nas formas de olhar para os experimentos da física, Wilson desenvolveu a câmara de Nuvens preocupado em reproduzir a natureza da forma mais mimética possível, a câmara de nuvens, antes de trazer traços de partículas, tinha o objetivo de imitar nuvens, reproduzir a natureza. Para observar os traços, rastros, linhas de partículas foi necessário utilizar na câmara práticas de fotografar de Worthington. Anos mais tarde emulsões nucleares utilizaram os filmes fotográficos que já eram bastante difundidos naquela época. No caso das emulsões fotográficas, o uso do microscópio modificou a prática que existia entre as coisas e os olhos, entre os traços das emulsões e a percepção.

## Considerações finais

Em suma, algumas pesquisas (NETO, 2019; SILVA; NETO, 2018) já vêm demonstrado que a imagem não dá conta por si só de ser significada a partir da noção de dualidade partícula-onda, e a relação da radiação com a matéria. A partícula que é invisível no nosso mundo visível, extrapola o simbólico imagético que

é visível: em outras palavras, todas as imagens de partículas estão por exibir algo que o nosso olho vê, mas a partícula elementar não é visualizada da mesma forma que vemos um objeto no nosso cotidiano, da mesma forma que vemos uma bola de bilhar, por exemplo. Não observarmos as partículas é uma característica intrínseca à sua natureza de partícula elementar quântica. Por isso, a união da preocupação em restituir opacidade às imagens (SILVA; NETO, 2018) e trazer a História Cultura da Ciência (MOURA; GUERRA, 2016) tem se mostrado frutífera para o desenvolvimento de abordagens de ensino do tema de partículas elementares.

Por fim, almejamos neste trabalho, a partir de Silva e Neto (2018) e Neto (2019), propor uma abordagem para que as imagens não sejam meras ilustrações a serem mobilizadas em práticas de ensino sobre partículas elementares. Propomos que elas não sejam mobilizadas para se falar de algo como se evidenciassem, representassem, de modo transparente, ao modo de uma correspondência unívoca. Defendemos que elas surjam para fomentar discussões profundas sobre o objeto partícula, discutindo uma das formas (a imagem) que o objeto é enunciado enquanto objeto da realidade e prática cultural científica.

## Referências

CAVALCANTE, A. L. B. L. et al. Epistemologia da Imagem: o concreto, o abstrato e a metáfora das imagens de uma organização. Projetica , v. 3, p. 183-192, 2012.

COURTINE, J. Decifrar o corpo: pensar com Foucault. Petrópolis, RJ: Vozes, 2013.

FOUCAULT, M. A Arqueologia do Saber . 8 ed. Rio de Janeiro: Forense Universitária, 2014.

GALISON, P. L. Image and logic : a material culture of microphysics. Chicago: The University of Chicago, 1997.

GRUPEN, C.; SHWARTZ, B. A. Particle Detectors . 2ª ed. New York: Cambridge University Press, 2008.

MOURA, C. B.; GUERRA, A. História Cultural da Ciência: Um Caminho Possível para a Discussão sobre as Práticas Científicas no Ensino de Ciências? Revista Brasileira de Pesquisa em Educação em Ciências , v. 16, n. 3, p. 725-748, dez. 2016.

NETO, J. T. J. História e cultura de imagens de partículas elementares : condições de existência e circulação. Florianópolis: UFSC, 2019. 203f. Tese (Doutorado em Educação Científica e Tecnológica). UFSC, Florianópolis, 2019.

NETO, J. T. J. Imagens, conhecimento físico e Ensino de partículas elementares : Discursos na formação inicial de professores de física. Florianópolis: UFSC, 2015. 162 f. Dissertação (Mestrado em Educação Científica e Tecnológica). UFSC, Florianópolis, 2015.

REGO, S. C. R.; GOUVÊA, G. Imagens na disciplina escolar Física: Possibilidade de leitura. Investigações em Ensino de Ciências , v. 18, n. 1, p. 127-142, 2013.

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