ABRINDO CAIXAS PRETAS EM AULAS DE FÍSICA: Uma reflexão educacional a partir dos conceitos de Bruno Latour

## ABRINDO CAIXAS PRETAS EM AULAS DE FÍSICA: Uma reflexão educacional a partir dos conceitos de Bruno Latour

## Leandro Daros Gama 1 , João Zanetic 2

1 Universidade de São Paulo e Instituto Federal de São Paulo; gama@if.usp.br 2 Instituto de Física, Universidade de São Paulo; zanetic@if.usp.br

## Resumo

As contribuições, em uma linha que se poderia chamar de 'sociologia da ciência', de Bruno Latour permitem-se dialogar com questões educacionais, em particular no que tange à consolidação histórica de conceitos científicos e ao fazer ciência, haja vista a ampla defesa que a literatura expõe no sentido de uma educação científica pautada na abordagem historicoepistemológica, que apreenta o conhecimento científico como construção sociocultural. Neste sentido, é de nosso especial interesse a concepção latouriana das caixas pretas, que representam conceitos e instrumentos, de uma dada disciplina científica, que alcançaram a posição de objetos (teóricos, como leis e equações, ou experimentais, como equipamentos de laboratório) considerados seguros até evidência em contrário. Exemplos de caixas pretas são abundantes: tipicamente, figuram como tal os instrumentos de medida, os conceitos e modelos que, a partir do momento em que sejam aceitos como válidos (pelos membros de uma comunidade de cientistas), fazem-se ponto de partida para novas descobertas. Quando um físico realiza experimentos em seu laboratório, está considerando válido um grande conjunto de princípios e confiando que seus instrumentos fornecem uma medida fiel para certas grandezas, suposição essa indispensável à prática científica. Frequentemente, esse cientista fará uso de instrumentos cujo princípio de funcionamento foge à alçada de seu conhecimento, e é sobre esse fato que Latour funda seu conceito de caixa preta (o qual se estende mesmo aos objetos da especialidade do nosso pesquisador). Neste ensaio, teremos por objetivo mostrar que (e como) a abordagem histórico-epistemológica das aulas de ciências pode, em alguns aspectos, traduzir-se como o convite a abrir certas caixas pretas.

Palavras-chave : Natureza da Ciência, Bruno Latour, Sociologia da Ciência

## 1. Introdução: Por que 'filosofar' nas aulas de ciências?

Da mesma forma com que os conceitos científicos sofreram alterações ao longo do tempo, nossa concepção acerca do que a própria ciência vem a ser e da dinâmica histórica com que se desenvolve tem sofrido revisões ao longo da história. Marcadamente, o século XX assistiu ao surgimento de um grande número de escolas da Filosofia, da História e da Sociologia da Ciência. Provavelmente, o quadro que temos hoje apresenta muito mais questões que respostas a respeito da natureza e dos processos de desenvolvimento do conhecimento científico.

A princípio, a constatação de que temos ainda muitas questões em aberto (e mais outras que, certamente, estão por ser formuladas) pode ser apontada como

argumento de que não existe um conhecimento a ser ensinado - na escola básica, por exemplo - com relação à Epistemologia ou à Sociologia da Ciência.

Discordamos, contudo, desse ponto de vista; que pressupõe o conhecimento como um conjunto de respostas. No nosso entender, conhecer equivale (em muitos sentidos) a questionar. Posicionamo-nos favoráveis à ideia de que ao educador não cabe apenas apresentar respostas, mas (e talvez aí resida um aspecto crucial do que entendemos que significa ensinar) promover o espírito questionador, problematizador (cf. FREIRE, 1988, passim ). Concordamos com Bachelard quando aponta que 'para o espírito científico, todo conhecimento é resposta a uma pergunta. Se não há pergunta, não pode haver conhecimento científico (...)'. (BACHELARD, 1996, p. 18). Quando se trata, em particular, de ensinar uma ciência como a Física, não se pode perder de vista que na história dessa ciência abundam episódios de questionamentos (de indagações sobre teorias hegemônicas de uma dada época; indagações essas que são, frequentemente, fundamentais para o desenvolvimento da área do conhecimento em questão e, não raramente, para a elaboração de novas teorias).

Analisando a prática científica, Latour propõe a noção de caixa preta, que faz referência a instrumentos (sejam eles teóricos, como equações, conceitos, leis, teorias ou modelos; sejam eles experimentais, como é o caso dos equipamentos de laboratório, aparelhos de medição, etc.).

Uma caixa preta é um conceito ao qual é atribuído um grau inquestionável de verdade, justamente pelas associações que ele faz com outros conceitos e com elementos humanos, interessando os grupos de pessoas e as alianças que estas pessoas estabeleceram.

(…)

O cientista trabalha com caixas pretas. Sua tarefa está relacionada com fechar caixas pretas e abrir outras. Ele pode estar trabalhando em alguma pequena engrenagem de uma caixa preta ainda aberta ou, questionando conceitos anteriores e já consolidados, tendo que abrir outras caixas pretas.

Do mesmo modo, em qualquer atividade científica os cientistas podem usar muitas caixas pretas sem questioná-las ou alterá-las. Assim como uma pessoa pode dirigir um carro sem ter a menor ideia dos conceitos físicos envolvidos em seu funcionamento.

(BARCELLOS, 2008, pp. 87-88)

## 2. Caixas pretas em um laboratório de Física

Vamos, finalmente, ao exemplo de um físico trabalhando em seu laboratório em um experimento, digamos, que visa a estudar o aumento de temperatura de uma porção de água por efeito de uma resistência elétrica ligada a uma bateria.

Entre os instrumentos que ele usará, estão: (1) um termômetro de mercúrio, (2) o equipamento elétrico e (3) um calorímetro. É imprescindível, ao pesquisador, confiar no bom funcionamento desses instrumentos, e somente a partir dessa suposição poderá ele aceitar a validade do resultado de sua obervação O , a partir da qual concluirá uma descoberta D . Assim sendo, ele suporá, por exemplo, para cada

instrumento, que:

- (1) Valem as leis de dilatação térmica e a anteprima lei da Termodinâmica, que sustentam o funcionamento do termômetro;
- (2) Vale a lei de Ohm ( V = R i ) e, consequentemente, a potência dissipada pela resistência elétrica será dada por P = V² / R;
- (3) O calorímetro é bem isolado termicamente;
- (4) Valem as equações da termologia ( Q = m c Δ T Q = m L , ) que representam as mudanças de temperatura da amostra de água;
- (5) As leis da Física conhecidas até o dia anterior continuam valendo hoje, e em particular são obedecidas no laboratório em questão (Princípio de Indução);
- (6) As variáveis indesejadas (influências outras que não as que se deseja estudar) estão controladas ou são desprezíveis.

Note-se que cada uma dessas hipóteses resume, na verdade, um grande conjunto de hipóteses implícitas para que sejam válidas. A lista desses conjuntos pode, por sua vez, ser agrupada em um outro conjunto (ainda maior!), que representaremos por ■ . Assim sendo, se o cientista faz uma observação O no seu laboratório, ela não é um dado puro extraído do experimento, posto que 'todo conhecimento é impregnado de teoria, inclusive nossas observações' (POPPER, 1975, p.75), conforme acabamos de argumentar. Ou seja, ele não poderá ir diretamente de um O a uma conclusão D sem supor simultaneamente ■ . A estrutura da dedução é muito mais complexa:

<!-- formula-not-decoded -->

onde ■ é uma caixa preta.

Na verdade, Latour se refere a cada instrumento em si como uma caixa preta. Em (5) simplificamos a notação, onde, na verdade, ■ representa o conjunto das caixas pretas envolvidas na pesquisa do nosso cientista. Vamos a exemplos concretos:

Quando uma enfermeira usa um termômetro para medir a temperatura do paciente febril, não precisa se perguntar como ele funciona. Do mesmo modo, não é necessário conhecer mecânica de automóveis para se poder dirigir. O termômetro, assim como os pedais, o câmbio e outros equipamentos do carro, são caixas pretas (o conceito de caixa preta envolve a analogia de um objeto dentro do qual algo funciona, sabe-se o que entra nela e o que dala sai, mas desconhece-se, ao menos em detalhes, o processo interno).

## 3. Galileu: uma Pandora no século XVII

Segundo Latour (2000, pp. 33-34), a história da ciência pode apresentar períodos de abertura e de fechamento de caixas pretas. Baseados em um exemplo que ele apresenta (Ibid., pp. 11-32), podemos usar a seguinte sequência de afirmações para ilustrar o processo de fechamento de uma caixa preta:

- 1. Conjecturas e Discussões: 'E se o DNA tiver a forma de uma dupla hélice'; 'Não é hélice'; 'Talvez seja uma hélice tripla';
- 2. Avanço (anterior à aceitação geral) e divulgação: 'Dizem que Watson e Crick mostram que o DNA é uma dupla hélice';
- 3. Frase típica de manual acadêmico: 'Watson e Crick mostraram que a molécula de DNA tem a forma de uma dupla hélice';
- 4. Caixa preta fechada (sendo aceita como princípio): 'Visto que a molécula de DNA é uma hélice dupla, compreende-se facilmente a replicação dos genes'.

Com o passar do tempo, vão se esvaindo as discussões, os argumentos (os contrários e os favoráveis a uma ideia), vão desaparecendo as personalidades dos descobridores, o enunciado torna-se a-histórico, e - finalmente -, categórico, tornase uma caixa preta.

Buscaremos mostrar, agora, com o exemplo de Galileu, que a abertura de uma caixa preta pode vir, ocasionalmente, a representar o desencadeamento de uma revolução científica (falando em termos kuhnianos), ou - mais precisamente - o momento de crise de um paradigma (cf. KUHN, 2006, passim ).

Quando do debate Geocentrismo x Heliocentrismo, um dos argumentos mais contundentes contra a ideia de que a Terra se movia era o chamado Argumento da Torre: caso a Terra se movesse, digamos, para leste, e de uma torre lançássemos uma pedra, então esta não deveria cair verticalmente ao pé da torre, mas desviada uma longa distância para oeste. Em suma, esse argumento concretiza outro mais geral: já que não se sente o movimento da Terra, então esta não está se movendo.

A solução moderna para esse impasse teoria-observação é familiar a qualquer estudante de Física, e está intimamente ligada à figura de Galileu - chamase princípio da inércia (o qual não necessariamente é atribuível a Galilei). Contudo, no paradigma do século XVII vigorava a física aristotélica, segundo a qual todo movimento é sensível. Quando Galileu assume a ideia de que os movimentos compartilhados não são perceptíveis, o que está fazendo é explicitar uma hipótese tácita de sua sua época (a hipótese aristotélica parece bastante natural de se aceitar) e revogá-la para dar lugar a uma nova concepção de movimento.

O fato é que o argumento original da torre, geocentrista, partia de uma suposição bastante plausível, para não dizer óbvia, e - a partir dela, aliada à observação de que os corpos soltos caem em trajetórias verticais - chega-se à conclusão da imobilidade da Terra (cf. o anexo de PINTO, 2003). A suposição de que todo movimento é passível de detecção não figurava como uma suposição posta à berlinda, de maneira que, parecendo ser uma verdade evidente, tornava-se, enquanto hipótese, oculta. De fato, arriscaríamos dizer que quanto mais evidente a veracidade de uma afirmação, menos evidente a presença desta como suposição em uma formulação argumentativa.

A Física aristotélica, neste caso, está representando uma caixa preta teórica, da mesma forma como hoje o é a primeira lei de Newton (aprende-se, ensina-se, entende-se; mas é difícil dimensionar a complexidade histórica do longo processo de

sua formulação e aceitação).

## 4. A necessidade das caixas pretas

Não somos capazes de conceber o fazer ciência sem o uso das caixas pretas. Seria como se, a cada vez que um pesquisador fosse lançar mão do uso do Teorema de Pitágoras, precisasse refazer os passos de sua dedução. De fato, mesmo para os não-cientistas, é inconcebível a vida sem certas caixas pretas: seria impossível esperar compreender em detalhes o funcionamento de cada aparelho com que lidamos no dia-a-dia ou, no limite, não poderíamos ser tratados por médicos sem sermos, nós mesmos, especialistas em medicina. E note-se que mesmo o médico, como qualquer especialista, precisa confiar em caixas pretas em seu trabalho: ele não é um especialista em farmacologia, tampouco em biomedicina ou física médica, mas irá lidar de perto com medicamentos, resultados de exames laboratoriais e equipamentos hospitalares.

Evidentemente, muitos jovens entraram no mundo da ciência, mas se tornaram cientistas e engenheiros; o que eles fizeram está visível nas máquinas que usamos, nos livros pelos quais aprendemos, nos comprimidos que tomamos, nas paisagens que olhamos, nos satélites que cintilam no céu noturno sobre nossas cabeças. Como fizeram, não o sabemos. (…) infelizmente, quase ninguém está interessado no processo de construção da ciência.

(LATOUR, Op. cit. , pp. 33-34)

Cremos que tenha ficado claro que, sem que um cientista aceite certas caixas pretas fechadas - e note-se que as caixas pretas correspondem ao que podemos chamar de princípios, ou seja, os pontos de partida que precisamos assumir para ir em frente em nossas inferências e descobertas, sendo impensável qualquer tipo de empreendimento lógico (seja leigo, seja científico) sem a assunção de certas hipóteses, como mostramos anteriormente -seu trabalho ficaria condenado à estancar-se em repouso num ponto do qual jamais sairia (aprisionado em um looping lógico).

## 5. Caixas pretas e o ensino de Física

Talvez nenhuma palavra expresse mais a presença de caixas pretas nas aulas tradicionais de física que 'fórmula'. Essa palavra sugere a noção de algo pronto, estático e - por extensão - a-histórico, acrítico. Neste sentido, quando se fala em F = m a sem um tratamento histórico da construção dessa equação, dá-se ao estudante a impressão de que tenha sido trivial desde tempos remotos ou, ainda mais grave, que os pensadores anteriores ao advento dessa lei tenham sido tolos e incompetentes.

Quando o F = m a despe-se de significado físico, filosófico e histórico, a caixa preta (acrescentando um sentido negativo para o termo) não passará de um A = b c qualquer. Se a caixa preta é um instrumento no qual só se conhecem a entrada e a saída, então neste caso o esquema geral

## Entrada Æ caixa preta Æ saída

admite um pragmático pseudoeducacional já bastante conhecido da nossa realidade escolar:

## memorizar/aplicar Æ fórmula Æ passar na prova e/ou no vestibular

Um exame mais detalhado, por exemplo, do impasse entre a cosmologia geocêntrica e a heliocêntrica revelará as complexidades envolvidas na sucessão de um pelo outro. Há certo consenso atual, entre estudantes e professores de Física, que o sistema heliocêntrico está 'correto' (essa palavra, por si só, já mereceria ser alvo de debate, como o é, ainda aberto, na filosofia), mas quantos são capazes de tecer argumentos em favor do senso de que a Terra se move a despeito de não sentirmos esse movimento?

De certa forma, o heliocentrismo é, frente à física atual, tão correto quanto o geocentrismo, se nos recordarmos de que a tese atual, datada desde o século XVII, prega o relativismo do movimento, de maneira que se pode assumir a Terra como referencial em torno do qual todo o universo se move: tal é a aplicação ainda muito usada em navegação e mesmo em astronomia de posição (quando, por exemplo, se projeta o lançamento de um satélite, não há necessidade de tomar o Sol como centro; isso apenas complexificaria os cálculos de maneira desnecessária). Essa constatação é facilmente obtida quando se procura abrir a caixa preta que o heliocentrismo tornou-se em nossas aulas de Física.

Para Latour, a abertura de uma caixa preta pode constituir parte do trabalho do cientista. Em larga escala (quando a abertura leva a uma consequência digna da figura famigerada de uma Pandora, o que, em termos de ciência, corresponde a uma descoberta revolucionária; é importante fazer essa restrição, dado que o paradigma kuhniano não é sinônimo da caixa preta de Latour; cf. EARP, 1996, p. 60), a abertura da caixa científica equivale à assunção de uma anomalia com a consequente crise (que levará a uma revolução) de uma paradigma, na linha kuhniana. Na dimensão educacional, abrir a caixa equivale a questionar, ao problematizar freireano.

Analogias dessa natureza podem nos levar a pensar aulas de Física que promovam a formação crítica tão defendida atualmente. Mas, se dissemos há pouco que as caixas pretas não constituem um mal a ser combatido, e que se faz necessário manter a grande maioria delas fechadas, não haverá contradição em falar-se na necessidade de abrir caixas pretas nas aulas de Física?

Não se trata, evidentemente, de abrir todas as caixas pretas. Parece-nos que não se pode subestimar o valor ilustrativo de se abrir apenas, digamos, uma caixa preta: quando estudamos Relatividade, quase sempre nos deparamos com experimentos de pensamento que envolvem raios de luz em trens em movimento. Ora, nenhum estudante suporá que a Relatividade restringe-se a valer apenas dentro de trens, mas logo conclui que o raciocínio não tem prejuízo de generalidade para outros corpos em movimento. Se assim funciona a ciência, não há motivos para

admitir que o mesmo não se passa com o aprender sobre ciência.

Um estudante que - tendo acreditado por muito tempo no mito da maçã que cai sobre a cabeça de um Newton e, instantaneamente, ilumina-o à genialidade (tal qual um Gautama que se faz Buda após meditar embaixo de uma árvore, conforme o mito budista) - vem a ver questionada e desmistificada essa estória, muito provavelmente passará a olhar com olhos mais críticos e colocar sob suspeita as demais histórias que vier a ouvir.

Assim sendo, se, durante seus estudos, um aluno do ensino básico ou do ensino superior (sobretudo quando se tratar de formar um cientista) tiver a oportunidade de vislumbrar a reabertura de algumas das mais antigas caixas pretas (e isso, em geral, significa pensar em cursos de Física com abordagem social, histórica e filosófica), ter-se-á promovido a formação de um senso metodológico (a respeito de como a ciência vem sendo construída), social e crítico que muito provavelmente venha a estender-se para outras caixas pretas com que ele venha a lidar durante a vida. O importante não é abrir cada caixa preta com que se depara (isso é impossível conforme já discutimos), mas saber que é possível realizar isso, e a simples consciência desse fato tem consequências bastante relevantes na formação do sujeito (quer como cientista, quer não).

## 6. Considerações finais

Esperamos, neste breve ensaio, ter alcançado o objetivo a que nos propusemos. Não tínhamos, desde o início, a intensão de oferecer uma sugestão de aula ou mesmo de analisar um estudo de caso no qual tivéssemos aplicado uma sequência didática de abertura de caixas pretas com estudantes. Nosso intuito foi apresentar, de maneira simplificada e em uma linguagem lógico-matemática, familiar a professores de Física, o conceito de caixa preta, a fim de aproximá-lo de algumas das escolas epistemológicas de maior vulto (Thomas Kuhn e Paul Feyerabend). Com isso, buscamos estabelecer, também, uma relação entre a problematização freireana e a abertura das caixas pretas em sala de aula.

Na analogia que Latour faz com a mitologia grega, sugere-se a metáfora da confusão causada por Pandora ao ousar abrir a caixa. Cremos que em certas medidas a confusão seja bastante saudável, e é justamente do questionamento que nascem ideias novas. De certa forma, então, a dúvida e o constante questionamento são o substrato para a criação - nesse caso, o aprendizado e a construção de novas ideias.

Para finalizar, deixamos a seguinte citação de Paulo Freire:

- O melhor aluno de filosofia é o que pensa criticamente sobre todo esse pensar e corre o risco de pensar também.
- Quanto mais é simples e dócil receptor dos conteúdos com os quais, em nome do saber, é 'enchido' por seus professores, tanto menos pode pensar e apenas repete.

(FREIRE, 1988, p. 53)

## 7. Referências Bibliográficas

BACHELARD, Gaston. A formação do espírito científico . Trad.: Estela dos S. Abreu. Rio de Janeiro: Contraponto, 1996;

BARCELLOS, Marcília Elis. História, Sociologia, Massa e Energia: Uma reflexão sobre a formação de pesquisadores em Física . Dissertação de Mestrado em Ensino de Física. Universidade de São Paulo, 2008;

EARP, Fábio Sá. Um pouco além de Thomas Kuhn : Da história do pensamento econômico à história da ciência econômica. In: Revista de Economia Política, v. 16, n. 1 (61), janeiro-março de 1996;

FEYERABEND, Paul. Contra o método . Trad.: Cezar Augusto Mortari. São Paulo: Editora da UNESP, 2007;

FREIRE, Paulo. Extensão ou comunicação? . Trad.: R. D. de Oliveira. Rio de Janeiro: Paz e Terra, 1988;

GAMA, Leandro Daros &amp; ZANETIC, João. O nome da ciência : alguns tipos de discurso de autoridade do conhecimento científico e seus desafios para o ensino de Física. In: Encontro de Pesquisa em Ensino de Física, 2011, Águas de Lindoia. Anais do EPEF. Águas de Lindoia, 2011;

KUHN, Thomas. A estrutura das Revoluções científicas . Trad.: Beatriz Vianna Boeira e Nelson Boeira. São Paulo: Perspectiva, 2006;

LATOUR, Bruno. Ciência em ação : como seguir cientistas e engenheiros sociedade afora. Trad.: Ivone C. Benedetti. São Paulo: Editora da UNESP, 2000;

PINTO, Alexandre Custódio. A Ciência como Tradição Cultural e o Contraste de teorias no Ensino de Física . Dissertação de Mestrado em Ensino de Física. Universidade de São Paulo, 2003;

POPPER, Karl. Lógica da Pesquisa científica . Trad.: L. Engenberg e O. S. da Mota. São Paulo: Cultrix, 1975.

Agradecemos à FAPESP pelo financiamento do projeto a que este trabalho originalmente esteve articulado.