O Ensino de Física Moderna necessita ser real?

## O ENSINO DE FÍSICA MODERNA NECESSITA SER REAL? ∞

Guilherme Brockington [mercer112@hotmail.com] a

Maurício Pietrocola [mpietro@usp.br] b a USP - Instituto de Física/Faculdade de Educação b USP - Faculdade de Educação

## RESUMO

Este trabalho pretende levantar u ma discussão acerca da necessidade de ensinar tópicos de Física Moderna no Ensino Médio considerando seus aspectos filosóficos e epistemológicos. Por ter poucas relações com a realidade experimentada, estes tópicos correm um sério risco de serem descartados pelos alunos. Procuramos mostrar que tais discussões parecem possuir um poder de sensibilizar os alunos de maneira que eles se esforcem em aprender a estranha natureza das coisas imposta pela Física Moderna. Levantamos a necessidade de se discutir aspectos da natureza ontológica dos objetos quânticos, de modo que uma sensação de realidade deva estar presente ao se ensinar estes saberes, para que não se corra o risco de torná-los inexpressivos.

## INTRODUÇÃO

A palavra compreender esta associada à idéia de fazer sentido. Ou seja, compreender uma coisa, ou conceito, significa encaixá-la em algo que já se sabe ou acredita, para que assim ela passe a fazer algum sentido. Como fruto de um desejo intrínseco de segurança, necessita-se de conceitos bem familiares e bem conhecidos para que, a partir deles, se possa entender algo desconhecido.

'A essência do processo de aprendizagem significativa é que as idéias expressas simbolicamente são relacionadas às informações previamente adquiridas pelo aluno através de uma relação não arbitrária e substantiva (não literal). Uma relação não arbitrária e substantiva significa que as idéias são relacionadas a algum aspecto relevante existente na estrutura cognitiva do aluno, como, por exemplo, uma imagem, um símbolo, um conceito ou uma proposição'. (AUSUBEL et all, 1980, p.34)

Porém, o que significa compreender quando se depara com algo realmente novo? Além de se ficar inicialmente surpreso não se tem onde 'encaixar' esta novidade em tudo o que já foi experimentado. Talvez, além da surpresa, o sentimento mais forte que surja seja o de resistência. Dito isso, é fácil entender o quanto é difícil aceitar algo realmente novo, pois não fará sentido já que não tem 'onde se apoiar', violando o senso comum. No dia-a-dia, as observações são pautadas, em sua maioria, pelo uso dos sentidos e da percepção. A visão passa a ser o sentido predominante nas observações, de forma que o senso comum atesta que, geralmente, sempre faz mais sentido aquilo que se vê. Porém, a ciência envereda por caminhos onde impede, na maioria das vezes, de utilizar a visão como muleta da razão. Desta forma a razão precisa, e deve, caminhar com suas próprias pernas, mas também acompanhada pela imaginação.

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As teorias clássicas da física deram lugar a uma nova maneira de enxergar o mundo a partir da primeira metade do século XX. Surgia a Mecânica Quântica, que não só parecia estar em desacordo com toda a física construída até então, como se mostrava, e ainda mostra, em total desacordo com o senso comum. A Física Quântica passa então a ser um desafio ao entendimento, trazendo a noção de que a Natureza parece estar além da imaginação, ou seja, para que realmente se possa entendê-la é necessário que se criem representações de 'coisas' que não são possíveis de serem imaginadas! Isso impõe a criação de novas idéias, novos pensamentos e, principalmente, uma nova percepção das coisas. Em contrapartida, pode-se também criar a impressão de que ela não traduz nada da realidade, sendo algo totalmente desvinculada do mundo real.

Em face à natureza, no mínimo, estranha dos conceitos revelados pela Física Moderna e, principalmente, pela ruptura que se deu com os já cristalizados conceitos da Física Clássica a comunidade científica adotou uma atitude pragmática. Dessa maneira, passou a ser exigido que estas novas teorias apenas fossem capazes de descrever quantitativamente os dados experimentais. Daí a importância dada do formalismo matemático. Com uma estrutura matemática coerente, forte e autocontida os físicos eram capazes de se esquivarem dos problemas filosóficos e epistemológicos que a interpretação destes novos conceitos trazia.

Em um diálogo entre Bohr e Schrödinger, este declara suas angustias em relação à teoria que o teve como um dos principais arquitetos: 'se toda maldita pulação quântica realmente estivesse aqui para ficar, eu lamentaria ter algum dia me envolvido com a teoria quântica!' (HEISENBERG, 1971, apud FRENCH e KNNEDY, p.166)

Assim, como esta teoria descrevia de maneira notável as evidências experimentais do mundo microscópico esse 'mal estar' interpretativo, que pode ser encontrado, entre tantos exemplos, e foi deixado de lado permitindo que a Mecânica Quântica avançasse independentemente de discussões epistemológicas. Ainda jovem, Werner Heisenberg, um dos arquitetos da Mecânica Quântica, conversando com Wolfgang Pauli, em uma hospedaria em Grainau, sobre se finalmente houvera compreendido a Teoria da Relatividade de Einstein, diz o seguinte:

'Sinto-me meio ludibriado pela lógica implícita nesse arcabouço matemático. Talvez você possa até dizer que aprendi a teoria com o cérebro, mas não ainda com o coração.' (HEISENBERG, 2000, p.42)

Parece que não foi realmente necessário para os físicos a compreensão dos conceitos quânticos além da descrição matemática. E no ensino desta física? Deve-se fazer o mesmo? Parece que esta atitude pragmática é a que impera nos cursos superiores de Física. Assim, passa-se aos universitários a falsa impressão de que apenas aprendendo todo o formalismo matemático necessário à descrição quântica certamente seus conceitos serão compreendidos. Não faz parte de nosso trabalho discutir se isso vem ou não a ser a melhor forma de tratar a Física Quântica no ensino superior. Porém, acreditamos que no Ensino Médio a busca por uma forma de compreensão dos conceitos quânticos deva começar a partir de uma reflexão epistemológica.

## A NECESSIDADE DA REALIDADE

Como os temas de Física Moderna estão muito afastados de nosso senso comum e, na maioria das vezes, não se pode mais utilizar conceitos que são familiares para que se possa compreender as sutilezas envolvidas na Física Quântica, é comum que esse desconforto se traduza em um sentimento de ausência de realidade. Ou seja, pode-se passar a impressão que toda explicação e descrição envolvidas nessas teorias são apenas artifícios matemáticos e científicos,

sem referentes no mundo real e percebido. Junta-se a isso o fato de que a Teoria Quântica tem a peculiaridade de permitir diversas interpretações, e que a grande maioria delas flerta com alguma forma de anti-realismo.

Niels Bohr, o principal arquiteto da interpretação da complementaridade, que prevaleceu durante muito tempo na comunidade científica e que domina a totalidade dos livros técnicos e didáticos, afirma que '[...]uma realidade independente no sentido físico ordinário não pode ser atribuída nem aos fenômenos, nem aos agentes da observação.' (BOHR, apud PESSOA JR, 2000).

Assim, o aparecimento, no ato da medida, de um valor preciso que não existia anteriormente a ela ganha a interpretação de que a observação cria a realidade. Esse tipo de interpretação, defendida por Bohr, Heisenberg, Dirac, Van Fraassen, entre outros, obriga uma revisão profunda de nossas concepções filosóficas e físicas acerca da realidade. Por outro lado, físicos do peso de Einstein, Schrödinger e de Broglie, que também participaram da construção da Teoria Quântica, não acreditavam que ela fosse capaz de descrever de maneira completa a realidade.

Não faz parte do escopo deste trabalho discutir as formas de realismo nem aspectos sobre a completude, ou incompletude, da Mecânica Quântica. Tampouco pretendemos esgotar uma discussão até hoje não resolvida, acerca da ontologia de objetos e processos quânticos. O que queremos é enfatizar a necessidade de tratar a Física Quântica no ensino médio sob perspectiva de um realismo científico. Acreditamos que ' O conhecimento está associado ao enriquecimento do conteúdo de realidade dos símbolos empregados no tratamento formal dos problemas teóricos.' (ROBILOTTA, 1988, p.12)

Nossa preocupação pode ser ratificada em uma pesquisa citada por MATTEWS (1994), onde 254 alunos de nível médio deveriam dizer se achavam útil ou não o fato que a Física utiliza experimentos de pensamento que não podem ser reproduzidos por experimentos reais. Mais de 50% da totalidade dos alunos consideraram tal método útil somente para a física, por não se tratar da realidade e 11% acharam-no inútil, pois não há necessidade de se considerar de algo que não existe. Assim, essa dicotomia entre a realidade do mundo da Física Moderna e o real percebido pode conduzir o aluno a se perguntar:

'Qual dos dois abandonar, por ser uma ilusão: o mundo real em que vivo e que percebo ou o mundo da ciência repleto de situações idealizadas como pontos sem massa, substâncias puras[...] etc.?'.(BARRA, 1998, p.24)

Assim, parece-nos que os alunos não disponibilizariam forças para tentar compreender e aprender aquilo que não é real. Seria como se eles nos perguntassem: para que tenho que aprender uma coisa se ela não existe? Ou seja, '[...]se negligenciarmos a realidade ou negarmos que haja uma qualquer, acabaremos por renunciar à ciência e adotar, em seu lugar, a pior metafísica possível.' ( BUNGE, 1969, p.16)

Defendemos que o ensino de Física Moderna deve ter como norteador que ' O referente pretendido de qualquer idéia física é a coisa real.' (BUNGE, 1969, p.15) Com isso, devemos buscar abordagens que possibilitem um tratamento diferenciado daquele que usualmente aparece nos livros técnicos, principal fonte de referência para a transposição desses conhecimentos para os livros didáticos do Ensino Médio. É imprescindível que haja essa preocupação, pois '[...]para se ensinar física, é preciso também saber administrar a costura dos símbolos formais na realidade.' (ROBILOTTA, 1988, p.12)

Assim, uma discussão acerca do compromisso das teorias físicas com a realidade é uma etapa que não pode ser negligenciada no processo de construção de vínculos entre o mundo subjetivo dos alunos com aquele oferecido pela Física. Acreditamos que é preciso que haja essas discussões acerca da maneira com que a ciência captura ou não a realidade , de modo que

'Educadores histórica e filosoficamente instruídos saberão reconhecê-las e considerá-las, auxiliando seus alunos a entender por que no mundo real, subjetivo e vivido, cachorros e átomos podem coexistir harmoniosamente'. (BARRA, 1998, p.25)

Em face ao que foi aqui exposto, acreditamos que seja necessário criar momentos onde seja possível levar os alunos a travarem discussões filosóficas, de caráter epistemológico e ontológico acerca das teorias físicas. Isso possibilita a geração de formas alternativas de avaliação, criação de atividades e exercícios. Momentos como esses raramente são considerados quando se propõe a inserção destes temas no Ensino Médio. Acreditamos que este é um caminho que pode auxiliar na árdua tarefa de transpor estes conhecimentos para as salas de aula.

## CONSIDERAÇÕES FINAIS

Na Física Moderna ficamos imersos em um mundo desconhecido, sem a ajuda de experiências prévias, sendo praticamente impossível relacionar o novo àquilo que já conhecemos. Desta forma, compreender o mundo nos obriga a estabelecer uma nova relação com o conhecimento da realidade. Se quisermos compreender o mundo físico somos forçados a estabelecer um outro tipo de relação com ele. Assim, o ensino de Física deve ser capaz de fazer com que os alunos percebam que os modelos criados pela Física não são cópias da realidade, mas que isso não significa uma renúncia a ela.

Discussões filosóficas, de caráter epistemológicos e ontológicos, conduzidas com cuidado são estratégias que podem gerar formas alternativas de avaliação e criar atividades onde é possível trabalhar a imaginação e o poder de abstração necessários para a compreensão das teorias envolvidas nesta parte de Física. Acreditamos que um ensino de física moderna esvaziado de um vínculo com realidade pode fazer com que esses conhecimentos tornem-se inexpressivos para os alunos.

## REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

AUSUBEL, D.P; NOVAK, J.D; HANESIAN, H. Psicologia Educacional, Interamericana , Rio de Janeiro, 1980.

BARRA, E. O. A realidade no mundo da ciência: um desafio para a história, filosofia e a educação científica. Revista Ciência & Educação , vol.5, n.1, 15-26, 1998.

BUNGE, M. Física e Filosofia . Perspectiva, São Paulo, 1969. FRENCH, A. P e KENNEDY, P. J. (orgs). Niels Bohr: A Centenary Volume , Harvard University Press, Cambridge, 1985.

HEISENBERG, W. A Parte e o Todo , Contraponto, Rio de Janeiro, 2000.

MATTHEWS, M. Science Teaching: The role of history and philosophy of science. New York, 1997.

PESSOA Jr., O. (org.). Fundamentos da Física 1- Simpósio David Bohm . Editora Livraria da Física, São Paulo, 2000.

ROBILOTTA, M. (1988). O Cinza, O Branco e o Preto - da Relevância da História da Ciência no Ensino da Física. Caderno catarinense de Ensino de Física , vol. 5, n. especial, p. 7, 1987.