THOMAS YOUNG E O ESTUDO DA NATUREZA DA LUZ: UMA ABORDAGEM HISTÓRICA PARA O ENSINO DE FÍSICA

## THOMAS YOUNG E O ESTUDO DA NATUREZA DA LUZ: UMA ABORDAGEM HISTÓRICA PARA O ENSINO DE FÍSICA

Michele Silva Oliveira 1 , Breno Arsioli Moura 2 , Fabiana Gozze Soares 3

- 1 Universidade Federal do ABC, michele.oliveira@ufabc.edu.br
- 2 Universidade Federal do ABC, breno.moura@ufabc.edu.br
- 3 Universidade Federal de Itajubá, fabi.gozze@gmail.com

## Resumo

Neste trabalho, apresentaremos uma proposta de abordagem histórica para o estudo da natureza da luz a partir de textos de Thomas Young (1773-1829) publicado no início do século XIX, que trata, dentre outras coisas, do princípio da interferência luminosa. A proposta se insere no contexto atual da relação entre História da Ciência e Ensino de Ciências, buscando fomentar discussões sobre Natureza da Ciência no ensino básico. Ela é fundamentada na adaptação da Abordagem Multicontextual da História da Ciência (AMHIC), que envolve trabalhar episódios históricos por meio de três diferentes contextos de análise: científico, metacientífico e pedagógico. Com isso, esperamos que a História da Ciência proporcione uma melhor compreensão de Natureza da Ciência, minimizando visões distorcidas e promovendo uma aprendizagem científica crítica e transformadora.

Palavras-chave : Thomas Young, Óptica, História da Ciência, Natureza da Ciência, Ensino contextualizado.

## INTRODUÇÃO

Nas últimas décadas, estreitou-se a relação entre a História da Ciência e o Ensino de Ciências, pois a primeira contribuí, entre outros pontos, para destacar questões sobre a Natureza da Ciência, apresentando-a como uma construção humana; para enaltecer a criticidade e o poder reflexivo do aluno em qualquer nível de ensino; e para fomentar uma visão mais adequada de Ciência (Forato et al. , 2011; Matthews, 1995). A importância da História da Ciência como recurso pedagógico é destacada, inclusive, em inúmeros documentos governamentais (Martins et al. , 2014). Esses documentos revelam a importância de um ensino contextualizado, que permita que o estudante desenvolva sua capacidade crítica e reflexiva ao se ver inserido em um contexto cultural, social e tecnológico (Brasil, 2002, p.31). A utilização da História da Ciência se torna necessária, pois ela propicia meios de discussão de aspectos práticos e éticos do desenvolvimento do conhecimento cientifico ao envolver questões de Natureza da Ciência.

Neste trabalho apresentaremos uma proposta para o Ensino de Física sob o viés da História da Ciência, na qual procuramos promover um ensino contextualizado com questões de natureza da luz e de Natureza da Ciência presentes na formulação do princípio de interferência de Thomas Young (17731829), proposto no início do século XIX. Para isso, será utilizada uma adaptação da Abordagem Multicontextual da História da Ciência (AMHIC), desenvolvida originalmente para um contexto de formação professores (Moura, 2012). A proposta está em fase de aplicação.

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## THOMAS YOUNG

Ao longo de sua vida, Thomas Young teve interesse em muitas áreas de estudos. Autodidata, dominou diversos idiomas, foi médico, mas um filosofo natural inquieto. O interesse pelo estudo da luz e cores iniciou ainda durante a sua graduação em medicina. Em sua dissertação sobre a investigação da voz humana fez uma analogia das vibrações de tubos sonoros e as cores de lâminas finas. Seu primeiro trabalho sobre tema foi publicado na Philosophical Transactions em 1800, artigo de título Outlines of Experiments and Inquiries respecting Sound and Light , onde relaciona fenômenos luminosos com efeitos sonoros. Posteriormente, em 1802, no artigo On the Theory of Light and Colours, Young fala abertamente sobre suas concepções ondulatórias acerca da luz mover-se no meio etéreo e explica de forma sucinta o princípio da interferência luminosa. Este artigo em questão sofreu duras críticas devido seu alto teor hipotético e por citar trabalhos de Isaac Newton (1643-1727) a favor de sua teoria ondulatória. Ao utilizar esta referência, Young omitiu trechos que não contribuíam em suas afirmativas (Moura e Boss, 2015) distorcendo o posicionamento de Newton quanto ao comportamento da luz. Em seu próximo artigo, An account of some cases of the production of colours, not hitherto described , de 1802, também pela Philosophical Transactions , Young discute o padrão de interferência de forma concisa apresentando-a como lei e abandona sua fundamentação teórica pautada no éter luminífero. O experimento da dupla fenda, que sugere a veracidade da lei de interferência é apresentado em seu livro de 1807, A Course of Lectures on Natural Philosophy and the Mechanical Arts , onde reuniu todos os seus trabalhos e palestras ministrados quando ainda professor de Filosofia Natural da Royal Institution , porém, com textos retificados.

## PRECEDENTES HISTÓRICOS: SÉCULO XVIII

Na primeira metade do século XVIII, a Grã-Bretanha e outros países da Europa foram fortemente influenciados pelo livro Opticks de Newton. Em seu livro, Newton não defende explicitamente o modelo corpuscular e prefere utilizar o termo raios de luz, também é aplicada em suas explicações a hipótese de interação da luz com o meio etéreo. Os filósofos naturais seguidores das teorias de Newton fizeram mais do que promover o Opticks , eles o transformaram, construindo um tratado corpuscular unindo-o a um modelo mecânico para a luz e excluíram o que não era facilmente explicável com esta abordagem. Estes tratamentos foram pouco questionados, período no qual se popularizou o método indutivo (Cantor, 1983).

Já na segunda metade do século XVIII, surgiram trabalhos que questionaram aspectos da teoria corpuscular newtoniana. São exemplos as obras de Claude Nicolas Le Cat (1700-1768), Benjamin Franklin (1706-1790) e Gowin Knight (1713-1772) (Moura, 2016). Estes defendiam uma teoria vibracional, a qual explicava temas ainda não esclarecidos pelo modelo corpuscular, mas respeitando a autoridade de Newton sobre o tema. Em muitos destes trabalhos, as explanações acerca da luz e cores eram relacionadas ao calor e eletricidade, destacando-se a analogia com o som, porém estes trabalhos exerceram pouca influência em razão da teoria corpuscular, contribuído pelo desenvolvimento do estudo químico. A Nova theoria lucis et colorum (1746) de Leonhard Euler (1707-1783) explicou os fenômenos admitindo que a luz se propagava por pulsos harmônicos análogo ao som. Seu trabalho foi de grande relevância para os estudos de Young na virada do século.

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## A PROPOSTA

Por ser um trabalho de natureza interdisciplinar, envolvendo a História da Ciência e sua aplicação no ensino, utilizamos duas metodologias. A primeira delas se refere à parte historiográfica, ou seja, aos estudos historiográficos que realizamos sobre a obra de Young que seguem os preceitos da historiografia moderna, como apresentado em Kragh (2001). A segunda metodologia refere-se ao Ensino de Física, para tanto utilizaremos uma versão adaptada da AMHIC, desenvolvida por Moura (2012) para o ensino e inserção de conteúdos históricos durante a formação de professores de Física.

Em seu formato original, a AMHIC propõe o ensino dos episódios históricos de forma contextualizada, visando promover uma formação crítico-transformadora de futuros professores. Na AMHIC, os episódios históricos são estudados a partir de três contextos:

- - Científico: envolve a análise dos principais conceitos científicos presentes no episódio histórico e não a reduz a regras a serem decoradas. Este contexto se divide em duas vertentes: prática e teórica. A vertente prática trata de questões experimentais envolvidas no processo de desenvolvimento de conceitos científicos presentes no episódio histórico. Já a vertente teórica complementa a discussão da vertente prática ao tratar conceitos científicos, mesmo que obsoletos, apresentando as constantes transformações teóricas ocorridas na Ciência, ou seja, contribui no entendimento do processo cientifico como contínuo desenvolvimento.
- - Metacientífico: analisa o episódio histórico por fatores externos à Ciência. Ela complementa o contexto científico ao analisar aspectos epistemológicos, filosóficos, sociológicos e culturais do episódio histórico.
- - Pedagógico: momentos de fomento de saberes didático-pedagógico para que o licenciando desenvolva atitudes crítico-transformadora. Esse contexto busca trabalhar sobre o problema de como fazer , ao elaborar um conjunto de saberes didático-pedagógico para inserir com a História da Ciência no ensino de Física (Moura e Silva, 2014, p. 338)
- A proposta da AMHIC trabalha o episódio histórico por um viés problematizador. Ao tratar pontos do episódio como problema, a AMHIC possibilita colocar em discussão questões da História da Ciência e não limita sua apresentação à exposição de datas, pessoas ou feitos (Moura, 2012, p. 99). A problematização visa instigar o estudante a pensar criticamente e dá subsídios para a construção da percepção como um ser histórico-social.

Nesta conjuntura, o episódio de Thomas Young apresenta os principais requisitos para a utilização da AMHIC, uma vez que:

- -Possui elemento para uma abordagem problematizadora, tais como: análise da estrutura teórica e o processo de construção do conceito da interferência luminosa e influência de questões sociais e culturais na aceitação ou rejeição de ideias científicas;

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- - Envolve conceitos científicos passíveis de discussão por uma perspectiva teórica e/ou prática;
- - Explicita aspectos da Epistemologia, Filosofia ou Sociologia da Ciência, portanto, abrangendo o contexto metacientífico, especialmente aqueles envolvendo o contexto da época de Young e o então status da concepção corpuscular e ondulatória no início do século XIX.

Nesta perspectiva, estruturamos o episódio vivido por Young nos preceitos da AMHIC quanto à formulação do seu princípio de interferência luminosa. O quadro abaixo sintetiza a estruturação da AMHIC voltado ao Ensino de Física do ensino básico:

Quadro 01: Os contextos da AMHIC a partir do episódio de Thomas Young.

As questões de Natureza da Ciência presentes na discussão do episódio visam tornar mais rica o estudo histórico ao contribuir para o aprimoramento da visão de Ciência, superando concepções simplistas e distorcidas de sua construção (GilPeréz et al. 2001). Estas questões serão apresentadas de forma explicita fomentando o debate que favorecem a formação sóciocrítica diante a produção científica.

A frente destas questões, houve a necessidade de conhecer as concepções dos alunos acerca do tema e as possíveis mudanças ocorridas ao longo das aulas contextualizadas. Para isto, escolhemos trabalhar com Views on Science and Education Questionnaire (VOSE) desenvolvida por Chen (2006) voltado para professores e alunos de ensino básico. O VOSE é um instrumento de pesquisa quantitativa, amparado pela escala Likert composta por 15 questões fechadas e divididas em 85 itens. Ao longo das questões, Chen investiga atitudes no Ensino de Ciências e concepções de Natureza da Ciência. As dez primeiras questões referemse à sete aspectos de sobre Natureza da Ciência: o caráter provisório do

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conhecimento científico; a relação entre teoria e observação; a não existência de um método científico universal; as diferenças entre hipótese, teoria e lei; o papel da imaginação; o processo de validação do conhecimento científico e a objetividade e subjetividade na Ciência. As outras cinco questões sobre as atitudes de ensino que correspondem à tópicos de Natureza da Ciência: o caráter provisório do conhecimento científico; a relação entre teoria e observação; a não existência de um método científico universal; as relações entre teoria e lei e a subjetividade incorporada na Ciência.

A escolha de VOSE se dá pelo nível de confiabilidade de dados levantados durante sua inserção piloto; a possibilidade do estudo de comparação possibilitada pelo questionário quantitativo; e proximidade das questões de Natureza da Ciência presente no questionário e os abordados na proposta.

Por fim, organizamos as aulas mediante à adaptação e inserção da AMHIC em três blocos:

- I- Composto por 2 aulas, este bloco abrange a apresentação da proposta, entrega e recolhimento dos documentos necessários para sua aplicação e levantamento da visão de ciência dos alunos por meio do questionário VOSE.
- II- Composto por 8 aulas, neste bloco aplicaremos a AMHIC ao tratar o episódio de Thomas Young e a formulação de seu princípio de interferência
- III- Composto por 2 aulas, faremos a avaliação da proposta e a reaplicação do questionário de VOSE.
- O quadro 2, apresenta a estruturação das aulas presente no bloco II e seus respectivos objetivos do estudo do episódio histórico:

Quadro 02: Organização das aulas

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## CONSIDERAÇÕES FINAIS

Este trabalho integra uma pesquisa, ainda em andamento, de pósgraduação do programa de Ensino e História das Ciências e da Matemática ofertada pela Universidade Federal do ABC (UFABC), cujo objetivo é propor atividades para o Ensino Médio envolvendo a contribuição de Thomas Young (1773-1829) para a Óptica Física. Neste momento, finalizamos a organização das atividades e iniciamos a inserção da proposta em uma turma da 2ª série do ensino médio composta por 33 alunos de uma escola estadual de ensino médio e técnico localizado na cidade de Osasco, São Paulo. Com este trabalho esperamos alcançar as potencialidades presentes na inserção da abordagem histórica para discutir natureza da ciência no ensino médio.

## Referências

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