O ÉTER NOS LIVROS DIDATICOS DE FISICA DO FINAL DO SÉCULO XIX E INICIO DO SÉCULO XX

## O ÉTER NOS LIVROS DIDÁDÁTICOS DE FÍSICA DO FINAL DO SÉCULO XIX X E INÍCIO DO SÉCULO XX

Breno Arsioli Moura [brenoam@if.usp.br] Roberto Bovo Nicioli Júnior [robnj@if.usp.br] Cibelle Celestino Silva [cibelle@ifsc.usp.br] Cristiano Rodrigues de Mattos [mattos@if.f.usp.br]

## RESUMO

O trabalho tem por objetivo analisar o conceito de éter nos livros didáticos do século final XIX e início do século XX. Para isso fizemos um levantamento histórico das teorias do éter de Aristóteles, Renè Descartes e Isaac Newton a fim de de compará-las com as encontradas nos livros didáticos. Encontramos propriedades do tipo: capacidade de preencher os espaços vazios dos corpos, possuir movimento vibratório, explicar fenômenos como os luminosos e os elétricos, ser mais denso que o ar, entre outros. Percebemos que os autores dos livros didáticos utilizavam esses conceitos para a explicação de fenômenos como o da luz, do calórico e do éter. O levantamento dos livros foi feito em várias bibliotecas da USP, além de consultas no banco de dados LILIVRES - Livros Escolares Brasileiros (1810 - - 2005) idealizado e organizado por pesquisadores da Faculdade de Educação da USP. Nos livros, verificamos o forte tradicionalismo carregado ao longo dos séculos sobre o éter, chegando a ser encontrado tópicos sobre essa teoria em um livro didático de 1928, evidenciando a constante negação da existência do vazio absoluto por alguns autores. Em alguns livros fica clara a dificuldade nas explicações sobre o éter porém, em momento algum, houve questionamentos quanto a a sua existência. Destacamos algumas citações dos livros didáticos analisados a fim de deixar claro o estilo e as explicações adotadas pelos autores. Buscamos desta forma auxiliar com alguns dados históricos quem vier a trabalhar com esse conceito, principalmente os professores, pois mostra que a história da ciência está repleta de descobertas e mudanças de paradigmas.

## INTRODUÇÃO

Uma educação científica que se pretenda formar professores de física que compreendam o conhecimento científico como obra humana, que é dinâmica, da qual ele próprio pode fazer parte, tem que incluir a história da ciência como uma de suas ênfases curriculares. Apesar disso a história da ciência no ensino de ciências tem sido usada, seja por professores, seja nos livros didáticos,

como uma historiografia de fatos curiosos, contribuindo para uma visão linear dos acontecimentos e estática da ciência.

A história do livro didático, em particular, pode oferecer importantes subsídios para trabalhar aspectos da história da ciência em sala de de aula. A análise de como a Ciência era apresentada nos livros didáticos pode mostrar como conceitos científicos atualmente considerados ultrapassados eram tratados como sendo de fundamental importância para a compreensão do mundo, destacando a dinâmica da a construção do conhecimento científico e sua constante mutabilidade.

Sendo assim, neste trabalho apresentamos um estudo de como o polêmico conceito de éter era apresentado nos livros didáticos do final do século XIX e início do século XX. Para isso utilizamos a história da ciência como critério comparativo. A intenção é exemplificar a transposição da ciência pesquisada para a ciência ensinada, evidenciando suas semelhanças e diferenças.

Para isso, apresentamos primeiramente uma idéia geral do conceito de éter, baseada nas principais concepções desenvolvidas ao longo dos séculos. Temos como objetivo dar uma visão geral, sem nos aprofundarmos, de como o éter era tratado e aceito, para depois comparar com os discursos usados nos livros.

A estruturação e o desenvnvolvimento das recentes realizações da Ciência no final do século XIX e início do século XX, como a teoria da relatividade, fizeram com que o conceito de éter se tornasse, pouco a pouco, desnecessário para fundamentar as mais diversas teorias científicas. Contudo, mostraremos que nos livros didáticos do período estudado, o éter ainda era apresentado como fundamental para explicar fenômenos como os da luz, o calórico e os da eletricidade, sendo muitas vezes colocado como uma entidade estranha, sem explicações concretas sobre sua existência, porém em momento algum sem questioná-la. Isso destaca o grande tradicionalismo carregado por centenas de anos pela comunidade científica sobre esse conceito.

Estudos históricos como este são importantes em situações de ensino, pois fornecem ao professor ferramentas para trabalhar aspectos de como a ciência evolui e como é transposta para os livros didáticos, aspectos que, em nossa opinião, podem e devem ser discutidos com os estudantes em sala de aula.

## AS AS CONCEPÇÕES DE ÉTER

O éter já teve muitos significados ao longo dos séculos, desde uma caracterização esotérica, como a de um "quinto elemento" até uma definição mecânica, possuindo propriedades como a elasticidade e a capacidade de realizar movimento vibratório. Apesar de suas várias definições, o éter foi elemento fundamental para a construção de diversas teorias científicas durante muitos anos.

Nesta parte do trabalho, vamos analisar as concepções de éter de Aristóteles (384a.C.322a.C.), Renè Descartes (1596-1650) e Isaac Newton (1643-1727). Acreditamos que esses três

modelos reúnem as características mais importantes designadas ao éter ao longo dos tempos e que serão úteis para formarmos uma idéia geral do conceito, comparando-a com as descrições nos livros didáticos, que será feita mais adiante.

Na antiguidade, podemos encontrar especulações sobre a existência do éter nas idéias de filófosos gregos como Anaxímenes e Heráclito. Contudo, foi com Aristóteles que provavelmente surgiu a primeira teoria para o éter (CANTOR & HODGE 1981), onde utilizou esse conceito para estruturar seu modelo geocêntrico de Universo.

Segundo Aristóteles, o espaço entre a Terra e Lua seria constituído dos quatro elementos fundamentais, ar, água, terra e fogo 1 . Na sua concepção, essa seria a causa do movimento dos objetos terrestres, sendo que aqueles que eram mais "pesados", como os sólidos e líquidos, cairiam em direção ao centro da Terra, ao contrário das substâncias "leves", como o fogo e o ar, que se afastariam (MARTINS 1995).

Sendo assim, os os corpos celestes não cairiam e não se afastariam em direção ao centro da Terra porque seriam formados por uma substância que não seria algum dos quatro elementos, que chamou de éter. Para Aristóteles, a Lua, o Sol e os planetas até então observados se moveveriam por cascas esféricas de éter girando ao redor da Terra. As cascas eram chamadas de "orbes", sendo que a última delas era a das estrelas, onde o Universo terminaria (MARTINS 1995).

Desde então, o éter era visto somente como algo que ocupava certa regiãião do espaço. No século XVII, Descartes foi o primeiro a lhe atribuir propriedades mecânicas. Ele acreditava que o espaço era ocupado por um meio etéreo que, embora imperceptível aos sentidos humanos, era capaz de transmitir força e exercer efeitos nos corprpos materiais imersos nele (WHITTAKER 1987).

Segundo Descartes, as partículas de éter estariam em constante movimento. Como não haveria espaço vazio, o movimento de uma simples partícula influenciaria o de outras. Essa reação em cadeia era chamada de vórticices, que desempenharam um papel importante na sua concepção do Universo (WHITTAKER 1987).

Outros cientistas contemporâneos de Descartes também utilizaram o éter na elaboração de suas teorias científicas, dentre os quais citamos o físico e matemático inglês Isaac Newton. Embora tenha elaborado diversas teorias sobre o éter durantes os anos (CANTOR & HODGE 1981), seu conceito de éter seguia, basicamente, aquele surgido na mecânica de Descartes, o de um meio que poderia penetrar nos poros dos corpos, sendo ma is elástico e sutil que o ar.

Em 1675, já professor da Universidade de Cambridge, na Inglaterra, Newton enviou à Royal Society de Londres dois artigos, não publicados na época, a "Hipótese da luz" e o "Discurso das

observações" (NEWTON 2002a e NEWTON 1978). Na "Hipótese da luz", em particular, Newton elaborou uma descrição sobre a constituição do meio etéreo e explorou sua interação com a luz.

Na "Hipótese da luz", Newton estabeleceu considerações a respeito da natureza do éter dentre as principais: existiria um meio etéreo no Universo responsável, por exemplo, por fenômenos elétricos e pela gravitação; seria capaz de permitir movimento vibratório; penetraria nos pequenos poros dos corpos, sendo que o corpo que possuísse menos poros (como o vidro), teria menonos éter em sua composição, sendo um meio mais fortemente refrator que os outros que possuíam mais poros, como o ar.

Por volta de 1679, Newton escreveu um ensaio sobre o ar e o éter, intitulado "D"De aere et aethere" (NEWTON 2002b), não publicado na época e nãnão finalizado por ele. Neste trabalho, Newton atribuiu as causas de um grande número de fenômenos à repulsão das partículas de ar pelos corpos sólidos, que seria explicada pela ação de um éter universal (HALL 1993), como o fato da água, ao tocar num papel seco, se espalhar rapidamente por ele.

A análise mostrada acima é superficial, pois há muitos outros aspectos das teorias de Aristóteles, Descartes e Newton que não analisamos detalhadamente, pois não é objetivo desse trabalho. A intenção foi mostrar como algumas concepções de éter foram elaboradas e como os cientistas as usavam para fundamentar suas teorias científicas.

Dessas três concepções analisadas, podemos tirar uma idéia geral do éter, que será comparada com as descrições presentes nos livros didáticicos analisados: ele ocuparia todo o espaço vazio do Universo; seria capaz de transmitir ações ou efeitos como as ondas eletromagnéticas, a luz, a força gravitacional, etc.; pode penetrar e passar pelos poros dos corpos; mudanças em sua distribuição ou em seu estado podem causar mudanças observáveis em corpos comuns; poderia ter movimento vibratório (CANTOR & HODGE 1981).

No início do século XX, com o estabelecimento da teoria da relatividade de Einstein, o conceito de éter foi, aos poucos, sendo abandonado. Contudo, alguns livros didáticos desse período continuavam a tratar o éter como um conceito fundamental para explicar os mais diversos fenômenos físicos, mostrando sua forte influência na estruturação do conhecimento científico da época.

## A A PESQUISA

## Levantamento dos dados

Para o levantamento dos livros didáticos foram visitadas a Bibliotecas do livro didático da FEUSP e as bibliotecas da Escola Politécnica e do Instituto de Física da USP. Além dessas bibliotecas foi realizada uma pesquisa no banco de dados LIVRES - - Livros Escolares Brasileiros

(1810 - - - 2005), o qual já conta com, aproximadamente, 10000 livros didáticos cadastrados de todo o Brasil. Para que o levantamento e o tratamento dos dados sejam coerentes, as informações constituídas do Banco de Dados LIVRES seguiram normas pré-estabelecidas e procedimentos metodológicos comuns que foram seguidos por todos os membros da equipe de pesquisa 2 . A partir desse levantamento foram elencados oito livros, que serão analisados em ordem cronológica: Guedes (1872), Gama (1876), Nobre (1896), FTD (1912), Dias (1920), Nobre (1925), Romano (1928) e Gouveia (1904).

## O éter nos livros didáticos

Começaremos a análise dos livros didáticos pelo livro de Joaquim Rodrigues Guedes, "Curso de Physica Elementar" de 1872. No capítítulo de eletricidade o autor cita o éter como uma nova descoberta na comunidade científica: "Devemos observar desde já que as tendências da physica moderna, apoiadas nas ultimas descobertas sobre a natureza do calor e da luz e na conexão que aparece existir ir entre os phenomenos calorificos, luminosos e electricos, são para considerar esta ultima ordem de phenomenos como resultado do movimento do ether..." (GUEDES 1872, p. 630). Sendo assim, o autor salienta que as explicações da época devem se apoiar nas recentes descobertas da comunidade científica, o que é perfeitamente plausível devido ao fato de nomes renomados da ciência serem os precursores dessas idéias.

O livro de Ayres Albuquerque Gama "Noções de Physica e Chimica" de 1876, ao tratar do fenômeno da luluz, o éter é colocado como um ente universal responsável por diversos fenômenos físicos e não só luminosos: "as vibrações do ether que produzem a luz se effectuam transversalmente á direcção do raio luminoso, e que um meio imponderável universal é, por suas vibrações e movimentos, a causa geral de todas as forças" (GAMA 1876, p. 199).

No de Francisco Ribeiro Nobre "Tratado de Physica Elementar" de 1896, o éter é destacado como um ente que percorre nosso meio e preenche os vazios: "Os intevallos ou poros intermoleculares não estão vasios senão da própria substância; encontram-m-se cheios d'uma matéria subtil, infinitamente mais tênue do que os mais leves gazes, absolutamente inerte e perfeitamente elástico, a que se dá o nome de ether" grifos do autor (NOBRE 1896, p. 8). Além disso, ele salienta a não detecção do éter, mesmo assim ressalta sua existência: "O ether pode ser considerado como matéria n'um novo estado capaz de embeber e penetrar intimamente todos os corpos sólidos, líquidos e gazosos e que enche os espaços siderais do mesmo modo que os poros intermoleculares (...) não se pode reconhecer diretamente pelos sentidos, mas demonstra-se a sua existência pelo raciocínio" (NOBRE 1896, p. 8). Provavelmente o autor está atribuindo a existência do éter pela

razãzão ao fato de, nessa época, a idéia do vácuo absoluto não ser aceita geralmente. No capítulo de Ótica ele explica a natureza da luz por meio do éter: "A luz é resultado d'um movimento vibratório particular das moléculas dos corpos propagados pelo ether e apapreciado por um órgão especial, chamado órgão da visão" (NOBRE 1896, p. 21). Percebemos no livro de Nobre que o éter é um importante conceito para fundamentar teorias como a da composição dos corpos e da luz.

No livro de Nerval Gouveia os fenômenos físicos tinham origem em um fluído, por exemplo, o calor originava-se no calórico e quando os corpos tinham muito calórico emitiam outro fluído chamado luminoso. Em sua explicação ele ressalta ainda os fluídos elétricos e magnéticos. A partir disso, ele destaca cocomo o éter foi originado: "mais tarde os physicos, fatigados de conceber tantos fluidos, imaginaram a possibilidade de um só fluído [éter], cujas vibrações diversas produzissem, de um certo modo, o calor, de outro a luz, e condensado-se desigualmente a eletricidade" (GOUVEIA 1904, p.99).

Ainda no livro de Gouveia, são colocadas algumas questões com relação às explicações dos fenômenos por meio do éter. "Imaginando que o ether é um fluído extremamente rarefeito e vibrátil, elle deve ter moléculas e, portantnto, intervallos moleculares, sem os quaes não se conseguiria o movimento vibratório. Esses intervallos moleculares é que não se sabe o que é que poderão conter visto como o ether foi criado para encher os intervallos moleculares; enchel-l-os de um outro ether é repetir a difficuldade; dispensal-l-os dos enchimentos é dispensar o ether que foi inventado para isso" (GOUVEIA 1904, p. 200). No capítulo da eletricidade a mesma dúvida com relação às explicações envolvendo éter é colocada: "Para o etherista, as causas productoras da eletricidade não fazem mais do que condensar o ether de modo mais ou menos desigual no interior dos corpos (...) como, porém, suppor que, em um vaso que contém gaz, é o vaso que se condensa e não o gaz (...) não se pode explicar o ether condndensado sem imaginar um vaso onde elle se condense, nem o ether perfeito rarefeito, sem imaginar espaços augmentandos, onde não haja ether" (GOUVEIA 1904, p. 333). Podemos perceber nessas duas citações uma dificuldade do autor em conceber espaços totalmente vazios, pois como seriam explicados lugares onde não haveria éter?

O da editora FTD (1912) não apresenta a teoria do éter. Acreditamos que, pelo fato de ser um livro brasileiro e, por motivos históricos 3 , ele apresenta uma abordagem superficial de seu conteúdo, não abordando o éter.

Em 1925, Nobre publicou outro livro, "Tratado Elementar de Physica", onde apresentou o mesmo tópico sobre o éter e a mesma citação sobre natureza da luz de seu outro livro aqui citado (1896). Os livros desse autor apresentam poucas mudanças nos conteúdos em suas várias edições, sendo alguns deles cópias das edições anteriores (NICIOLI & MATTOS, 2006).

No livro de Antônio Pádua Dias "Curso elementar de Physica" de 1920, a idéia de éter foi utilizada para explicar conceitos que sãsão de naturezas diferentes, evidenciando que esse conceito realmente tinha um forte poder na explicação dos fenômenos naturais na época: "O calor e a luz são effeitos de uma mesma causa: o movimento vibratório das moléculas que se propaga atravéz do espaço pelas ondulações do ether (...) As vibrações das moléculas da platina incandescente propagammse pelo ether sob a forma de ondas sucessivas que, correndo com a mesma velocidade (300.000 Km por segundo), diferem umas das outras pelo seu comprimento de onda" " (DIAS 1920, p. 183).

O próximo livro é o de Raul Romano "Tratado de Physica" de 1928, e é o que mais trata da natureza do éter. No capítulo de ótica, quase quatro páginas são usadas para descrever o conceito e suas propriedades. No início do capítulo o aututor coloca uma citação de Poincaré sobre a existência do éter: "pouco nos importa saber se o ether existe realmente ou não; isso é com os metaphysicos; o essencial, para nós, é saber que tudo se passa como se, realmente, elle existisse ..." (H. POINCARÉ apud ROMANO 1928, p. 87). Como podemos ver o éter era um paradigma com bases muito fortes pois, mesmo sem evidência física, esse conceito era usado para descrever fenômenos naturais.

Romano (1928) descreve várias propriedades do éter, utilizando-o para explicar fenômenos como o da interferência da luz: "Sendo a luz propagada por ondulações, cada uma das quaes constitue o que se chama uma onda (...) vê-se pois que se duas vibrações luminosas se cruzarem, isto é, se interferirem, as partículas do ether podem ás s vezes receber simultaneamente impulsões no mesmo sentido ou em sentidos opostos. No primeiro caso, haverá maior deslocação das partículas, sommando -se conseqüentemente os effeitos, ao passo que no segundo caso haverá tendências para um deslocamento em sentntido oposto e, portanto, para anullação dos effeitos, isto é, para anullação de luz" (ROMANO 1928, p. 88).

Ainda em seu livro ele destaca a importância do éter na natureza: "Meio imponderável, quase incompresivel, perfeitamente elástico, enchendo todo o espspaço livre entre os electrons, em todo o Universo. É por meio das vibrações do ether, que se produzem os phenomenos magnéticos, as radiações luminosas, electricas, caloríficas, etc" (ROMANO 1928, p. 89). O fato de não percebermos sua presença, ressalta o auautor, é "porque se elle nos banha interior e exteriormente, como poderá advertir-nos de sua existência" (ROMANO 1928, p.89). Isso mostra, mais uma vez, que o tradicionalismo sobre a teoria do éter era tão forte que os autores buscavam formas de explicar sua ua ausência ao invés de questioná-la. Por último o autor elenca as propriedades do éter:

"1ª É perfeitamente elástico, porque se não o fosse, as suas ondas não poderiam realisar, sem desperdício apreciável, a sua colossal viagem dos espaços interplanetários; 2ª Vibra, e, portanto é descontínuo, quer haja realmente vasios entre as suas partículas, quer tenham a forma parallelepipidica e escorreguem mantendo o contacto; 3ª A sua densidade parece ser muito grande. Lodge, admitindo que os electrons são uma modalilidade particular do ether foi levado a attribuir a este meio uma densidade 10.000 vezes superior á da platina" (ROMANO 1928, p. 90).

## Conclusão

O conceito de éter foi até o início do século XX fundamental na elaboração de diversas teorias científicas. Mas a idéia da impossibilidade de um vazio absoluto fez com que muitos cientistas elaborassem a idéia de um meio que, embora imperceptível aos sentidos humanos, fosse o responsável por diversos fenômenos físicos, desde a gravitação universal até os efeitos eleletromagnéticos.

Por essa breve análise percebemos que os livros didáticos do período perpetuaram, de forma geral, uma idéia de éter muito semelhante com as concepções dos cientistas descritos nesse trabalho, tais como: capacidade de preencher os espaços vavazios dos corpos, possuir movimento vibratório, explicar fenômenos como os luminosos e os elétricos, ser mais denso que o ar, entre outros.

Observamos que na estrutura desses livros didáticos o conceito éter ou era discutido nas introduções dos conteúdos ou individualmente em outras partes dos livros. Muitas vezes as explicações para a natureza da luz ou fenômenos elétricos envolviam o éter, porém no restante do conteúdo mais nenhuma citação foi observada.

Percebemos também que muitas das explicações usadas as nos livros didáticos são feitas de uma forma que, direta ou indiretamente, têm relação com as explicações feitas atualmente sem o éter. Ou seja, mesmo com explicações bem elaboradas na época, os autores não abandonaram a teoria do éter mostrando que além m do forte tradicionalismo desse conceito carregado há centenas de anos, havia uma constante negação da existência do vazio absoluto. Devemos ressaltar que mesmo a teoria do éter sendo questionada no início do século XX pela comunidade científica, muitos aututores de livros didáticos desse período ainda sustentavam a teoria do éter e fundamentavam-m-se nela para a explicação de conceitos físicos como Gouveia (1904), Dias (1920), Nobre (1925) e Romano (1928). Isso mostra, entre outros aspectos, que o conceito de éter na época era tão importante quanto, por exemplo, o conceito de vácuo atualmente.

Com isso o trabalho destaca a importância da pesquisa histórica em livros didáticos, pois apresenta informações importantes na formação da história do livro didático, assim como na do ensino de Física. Além disso, uma análise como essa pode ser uma ferramenta útil para trabalhar

com conceitos que não são aceitos atualmente, mas que tiveram um importante papel na construção do conhecimento científico, enfatizando o caráter mutável da ciência.

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