Uma proposta para inserção da física moderna e valorização da ciência nacional em sala de aula: Sérgio Porto e as pesquisas com Laser no Brasil

## Uma proposta para inserção da física moderna e valorização da ciência nacional em sala de aula: Sérgio Porto e as pesquisas com Laser no Brasil

## Phelipe Góis 1 , Fabiano Fernandes de Oliveira 2

1 CEFET-RJ, phelipe.gois@aluno.cefet-rj.br

2 Colégio Pedro II - Campus São Cristóvão, prof.fabianof@gmail.com

## Resumo

No cenário atual que a sociedade brasileira está inserida, vem crescendo os apelos para que a educação em ciências não se limite a transmissão de conteúdos e assim busque caminhar em direção a um ensino que aborde as questões sociais e políticas do empreendimento científico. Nesse sentido esse trabalho se propõe a abordar o processo de desenvolvimento e utilizações de Lasers a partir da análise de um caso histórico envolvendo a vida e as tensões do cientista Sérgio Porto, apoiado em uma abordagem histórica, para destacar as questões sociais, econômicas, culturais e políticas da ciência e da sua relação com a sociedade. Destacando assim que esse tipo de abordagem dentro da educação em ciências, pode auxiliar na valorização da visão de ciência nacional, por parte dos estudantes, demostrando como a ciência está intimamente articulada com a sociedade, problematizando a necessidade de investimentos e condições de trabalho dignas para seu desenvolvimento. Esse caso histórico também demostrou grande potencial educacional para poder contribuir para o fomento de debates atuais envolvendo a utilização do laser em diversas áreas do conhecimento científico.

Palavras-chave : Sérgio Porto, Ciência Nacional, Aplicações de Laser

## Introdução

O apelo pela inserção de temas de Física Moderna e Contemporânea (FMC) no ensino médio é uma questão que vem sendo colocada por décadas nas discussões a respeito do ensino de ciências. Sua inserção deve buscar superar a apresentação desses temas como mera curiosidade, discutindo-os como um novo modelo explicativo para fenômenos que a física clássica não é capaz de explicar (Zanetic; Pinto, 1999; Terrazzan, 1992; Monteiro, 2009). Mas apesar de toda essa bagagem e discussões teóricas que ocorreram por esses anos, percebemos uma reduzida implementação no dia a dia das escolas.

Recentemente, a Base Nacional Comum Curricular (BNCC), atual documento que vem sendo discutido e segue em vias de ser implementado pelo governo como espécie de normatizador de conteúdos para a educação básica destaca que o ensino das ciências da natureza deve:

'[...] contribuir com a construção de uma base de conhecimentos contextualizada, que prepare os estudantes para fazer julgamentos, tomar iniciativas, elaborar argumentos e apresentar proposições alternativas, bem como fazer uso criterioso de diversas tecnologias. O desenvolvimento dessas práticas e a interação com as demais áreas do conhecimento favorecem discussões sobre as implicações éticas, socioculturais, políticas e econômicas de temas relacionados às Ciências da Natureza' (BRASIL, 2017, p. 537).

Mas mesmo com essas indicações a respeito da atenção que deve ser dada para tecnologias e conhecimentos contextualizados para a vida dos estudantes,

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20 a 24 de janeiro de 2025 - Niterói - RJ

poucos temas relacionados com FMC são indicados no atual documento da BNCC para fazer parte do currículo de Física no Ensino Médio. Dentre essas indicações, destacaremos aqui nesse trabalho o tema radiações. Tema que iremos explorar nessa investigação.

Buscando nos aproximar de uma educação em ciências que se proponha contextualizada e crítica a respeito da produção do conhecimento científico, optaremos por uma abordagem pautada na História Cultural da Ciência (HCC) como caminho que nos permitirá explorar um tema de FMC a partir de uma perspectiva que olha para a ciência como cultura. Essa perspectiva historiográfica busca construir uma narrativa histórica sobre como a ciência está (ou esteve) alinhada com os significados culturais da sociedade em que se desenvolveu. Apresentando foco na dinâmica das práticas científicas cotidianas (Pimentel, 2010) se aproximando de uma micro-história, muito embora as narrativas históricas construídas não se limitem ao caso estudado, mantendo relação direta com os padrões culturais mais amplos de cada período histórico (Burke, 2008, Moura; Guerra, 2016).

Essa perspectiva tem potencial para nos permitir evidenciar características sociais da ciência, como: questões relativas ao financiamento de pesquisas, negociações políticas, acordos institucionais, conflitos de interesses e relações de poder. Com isso, consideramos ser um caminho frutífero para que a educação em ciências caminhe ao encontro de atender às recentes propostas da chamada virada sociopolítica na educação científica (Gutierrez, 2013; Bazzul; Tolbert, 2017; Moura, 2021, Guerra, 2021). Virada essa que se faz extremamente importante no atual cenário em que o Brasil se encontra, pois, busca trazer discussões sociais e políticas para a ciência, que nos auxiliam no enfrentamento das crises existentes no nosso tempo, como crise climática, as fakenews e o crescimento das desigualdades sociais.

Nesse sentido essa pesquisa busca evidenciar possíveis caminhos para uma educação em ciências que se proponha a formar cidadãos cientificamente críticos, capazes de lidar com questões científicas e tecnológicas complexas que irão encontrar, destacando a coprodução existente entre ciência e sociedade (Moura, 2021; Harding, 2015).

A partir das ideias expostas acima, buscaremos abordar o tema radiação, pela perspectiva da HCC nos valendo de um episódio histórico que envolva cientistas brasileiros e instituições científicas nacionais. Essa opção foi feita baseada em pesquisas (Gurgel; Watanabe, 2011; Gurgel; Watanabe; Pietrocola, 2012; Oliveira, 2023; Jardim; Guerra; Fernandes, 2021) que destacam que a utilização de episódios de ciência nacional tem potencial para aproximar os estudantes das aulas de ciência e para discutir questões relativas à identidade cultural.

Ressaltamos também a importância de que mais do que apresentar exemplos de sucesso da ciência nacional, trazer à tona elementos que façam os estudantes perceberem as dificuldades para que a produção científica de uma ex-colônia, como o Brasil, fosse e seja visibilizada e, ainda, as condições necessárias para que a produção científica brasileira tenha destaque no cenário mundial.

Dessa forma trabalho tem como objetivo destacar como o estudo histórico dos trabalhos e da vida profissional do físico brasileiro Sergio Porto (1926-1979) com o desenvolvimento da tecnologia do laser tem potencial para permitir que sejam levantadas questões relativas à ciência nacional que permitam que a educação em

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ciências caminhe cada vez mais para uma perspectiva mais alinhada com a virada sociopolítica.

## O Episódio Histórico

Sérgio Pereira da Silva Porto nasceu em 1926, na cidade de Niterói, no estado do Rio de Janeiro. Filho de pescadores, sua família valorizava a educação e via nela oportunidades de crescimento intelectual. Com 20 anos de idade, Sérgio Porto concluiu, em 1946, o curso de Bacharelado em Química e, no ano seguinte, a licenciatura, ambas modalidades ofertadas pela Faculdade Nacional de Filosofia (FNFi), então vinculada à Universidade do Brasil, atualmente conhecida como Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ).

Como nesse momento histórico o Brasil ainda não possuía cursos de pósgraduação, após a conclusão de sua graduação, Sérgio Porto mudou-se para os EUA para cursar um doutorado em Física como bolsista na Universidade Johns Hopkins, em Baltimore, obtendo, assim, o título de "físico" advindo de seu doutoramento (Santana; Freire, 2011; Andrade, 2019). Esse movimento de ida para o exterior para cursar doutoramentos já havia sido feito por alguns físicos da geração de Mario Schenberg, José Leite Lopes, Jayme Tiomno, dentre outros (Fornazier; Videira, 2018).

Porto retornou ao Brasil em 1954, iniciando sua carreira docente no Instituto Militar de Aeronáutica (ITA) como professor das disciplinas de mecânica estatística e afins. Em 1959, Luiz Valente Boffe, um amigo e colega de profissão de Sérgio Porto no ITA, apresentou-lhe um artigo inédito 1 , de autoria de Arthur Leonard Schawlow e Charles Hard Townes, ambos funcionários da empresa estadunidense Bell Telephone Laboratories. Nesse artigo, era considerada a utilização de um equipamento (masers) para emissão de radiações infravermelhas ou luz visível colimada, ou seja, a possibilidade de produção de uma luz monocromática direcionada para um único ponto. Futuramente, a ideia principal desse artigo seria chamada de "Laser" (Santana; Freire, 2011; Andrade, 2019).

Os estudos e os desenvolvimentos sobre Lasers no mundo iniciaram em 1950, pouco antes do retorno de Sergio Porto para o Brasil. Na época, a ideia de utilizar radiação para gerar um feixe contínuo e concentrado de partículas de luz parecia algo restrito ao universo dos filmes e séries de ficção científica. Poucos cientistas conseguiam imaginar as inúmeras oportunidades de pesquisa e aplicação que o laser poderia oferecer. Porto foi um destes poucos cientistas que interessava e acreditava em suas aplicações. Após a leitura do artigo dos estadunidenses sobre a possibilidade de produção de uma luz monocromática colimada, Porto ficou ainda mais entusiasmado com a área de pesquisa e suas futuras aplicações, devido ter publicado alguns trabalhos com foco na espectroscopia, em periódicos estadunidenses e brasileiros (Santana; Freire, 2011; Andrade, 2019).

No ano de 1959, um representante técnico da Bell Laboratories realizou uma visita técnica ao ITA. Surpreendido pelo que viu na instituição brasileira e pelos trabalhos desenvolvidos pelos físicos que faziam parte dela, convidou-os a colaborar com os autores do artigo que estavam estudando em um novo projeto envolvendo o uso de lasers, na sede dos Bell Laboratories, localizada em Nova Jersey, EUA. Porto ficou surpreso e ao mesmo tempo assustado, e começou a refletir sobre o convite. Ele já apresentava insatisfação e frustração com o cenário científico no Brasil, devido ao

1 SCHAWLOW, A. L.; TOWNES, C. H. Infrared and Optical Masers. Physical Review , vol 112, nº6, 1940 (1958).

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projeto político de deterioração das condições de trabalho nas instituições de ensino superior e científicas do país, o que havia levado à saída de muitos cientistas do Brasil em busca de melhores condições de trabalho no exterior. Esse fenômeno ficou conhecido como "evasão de cérebros" (Clemente, 2005; Santana; Freire, 2011).

A escolha de Porto permanecer no ITA ou ir para Bell, não foi fácil devido a questões familiares, mas sua insatisfação com desvalorização da carreira docente e de pesquisador no Brasil acabou sendo crucial para sua decisão de ir para os EUA, sendo mais um em meio a diversos cérebros que se evadiam no Brasil naquele período (Clemente, 2005; Santana; Freire, 2011; Andrade, 2019).

O retorno de Porto para os EUA, agora como funcionário da Bell, permitiu que ele se relacionasse com diversos pesquisadores renomados da área, vindos de diferentes partes do mundo. A partir do início dos anos 1960, as pesquisas envolvendo a nova tecnologia ganharam grande destaque globalmente e Porto estava dentre os nomes que se destacavam. Nos laboratórios da Bell, Porto se dedicou ao estudo e à pesquisa sobre o uso de lasers para o espalhamento de Raman (Clemente, 2005; Andrade, 2019).

Por não se alinhar aos nossos objetivos principais, não abordaremos detalhes técnicos sobre o efeito de espelhamento Raman 2 , deixando o aprofundamento desse ponto para uma futura publicação expandida dessa pesquisa. Na figura 1, abaixo, pode-se ver Sérgio Porto realizando pesquisas sobre o espelhamento Raman. Esse trabalho resultou no artigo científico mais citado de sua carreira, servindo como referência para 741 novos estudos.

Figura 1: Porto usando o laser em suas pesquisas sobre o espalhamento Raman Fonte: Nokia Bell Labs

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Porto trabalhou na Bell Laboratories até 1967, quando recebeu um convite para trabalhar na University of Southern California (USC) como docente, realizando pesquisas e orientando teses. Durante o tempo que Porto circulou na Bell e na USC, ele projetou-se como uma liderança e referência em aplicações com lasers, em especial com a técnica do espalhamento de Raman. Sendo assim, ele era convidado para ministrar palestras e minicursos, fazendo com que ele tivesse uma maior entrada e reconhecimento em outras instituição e se aproximasse de outros cientistas

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relevantes naquele período, como por exemplo na IV Vavilov Conference on Coherent and Nonlinear Optics, em Novosibirsk na Sibéria (Santana; Freire, 2011).

A partir da sua ida para a Bell e também através das pesquisas desenvolvidas na USC, Sergio Porto proporcionou uma formação e desenvolvimento de maior conhecimento científico para o Brasil:

'Sergio Porto faz da sua estada na Bell e também na USC centros de formação de físicos brasileiros e estrangeiros destinados a subsidiarem científica e tecnologicamente suas instituições de base no Brasil, sob a forma de intercâmbio, tendo como consequência direta o nascimento de vários núcleos de física de estado sólido, tendo o laser e a espectroscopia Raman como alicerces principais' (Santana; Freire, 2011, p.3).

O sucesso e o prestígio adquirido por Porto na Bell, levou-o à posição de Supervisor de Pesquisas, esse cargo permitiu-lhe abrir espaços para inserção de físicos brasileiros, como por exemplo, Rogerio Cerqueira Leite e José Ripper, que foram seus alunos ainda quando Porto era docente do ITA. Seu objetivo e vontade pessoal era fortalecer a formação de físicos brasileiros para o desenvolvimento da ciência no país (Santana; Freire, 2011).

Porto não escondia sua vontade de retornar ao Brasil para conseguir colaborar com os físicos brasileiros, mas com boas condições de trabalho e com uma valorização da ciência, condições opostas das que ele teve quando deixou o ITA. Seu retorno somente foi possível devido a políticas de apoio a ciência adotadas pelo General Costa e Silva e também devido as iniciativas do governo de São Paulo por meio da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP). Essas mesmas iniciativas da FAPESP, convergiram para criação de novas universidades, uma delas foi a Universidade de Campinas (UNICAMP), local onde Porto trabalharia por meio de um convite do reitor Zeferino Vaz (Santana; Freire, 2011).

Porto fez três objeções para concretizar sua volta para o Brasil, sendo as seguintes: 30 doutores para formação de uma equipe, um edifício com laboratórios para desenvolvimento de suas pesquisas e verba de 2 milhões de dólares para pesquisa, objeções aceitas pelo ministro do planejamento da época, Reis Velloso. Nesse pedido dos 30 doutores para trabalhar, muitos tinham uma ligação com Porto, como por exemplo José Ripper e Rogério Cerqueira Leite que tinham sido contratados por Porto na Bell Laboratories (Schwartzman, 2001; Santana; Freire, 2011). As figuras 2 e 3, destacam Porto e sua equipe, após seu retorno.

Figura 2: José Ripper, Rogério Cerqueira Leite e Sergio Porto sentados na entrada do instituto de Física Gleb Wataghin na Unicamp.

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(2) (3)

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Figura 3: Rogério Cerqueira Leite, Laudo Natal, Sergio Porto e Zeferino Vaz e outros cientistas no novo laboratório de pesquisas em eletrônica quântica e afins. Fonte das figuras: Arquivo central / Siarq / Unicamp

O governo brasileiro não mediu esforços para repatriar Porto devido aos seus objetivos envolvendo a física nuclear. Durante a Guerra Fria e no período pós-Guerra Fria, o mundo inteiro se voltou para questões energéticas e/ou bélicas, utilizando técnicas nucleares, e no Brasil não foi diferente. O governo começou a investir em pesquisas para compreender e aplicar o ciclo de enriquecimento do urânio e viu nos trabalhos de Porto sobre espalhamento de Raman uma oportunidade para testar o enriquecimento por meio do uso de laser. Essa tentativa obteve sucesso, iniciando assim uma nova técnica totalmente nacional para a obtenção de materiais físicos, desenvolvida sob a tutela dos militares, em especial pela Marinha do Brasil (Santana; Freire, 2011).

Os esforços e estudos de Porto com o uso do laser contribuíram direta e indiretamente para o desenvolvimento científico e tecnológico do Brasil nas décadas de 1970 e 1980, e continuam a influenciar o progresso até os dias atuais. Conforme destacam Santana e Freire (2011), Porto deu contribuições em diversas áreas do conhecimento científico oriundas dos estudos de Sérgio Porto, como, por exemplo: Física, Química, Medicina, Oftalmologia, Otorrinolaringologia, Ginecologia e Mastologia, Cardiologia e Nuclear.

O uso de laser incentivou a criação do primeiro laboratório nacional voltado para a utilização de luz síncrotron, com o objetivo de atender diversas áreas da ciência. Em 1980, o Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) solicitou ao Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas (CBPF) propostas para a construção de um laboratório equipado com um dispositivo científico que beneficiasse cientistas de todo o país. Em 1982, na cidade de Campinas, SP, foi iniciado o Projeto de Radiação Síncrotron, com a responsabilidade de desenvolver os estudos de viabilidade para a construção de uma fonte de luz síncrotron. Dois anos depois, o projeto ganhou força e foi promovido a laboratório, passando a ser denominado Laboratório Nacional de Radiação Síncrotron (LNRS). No entanto, um ano depois, seu nome foi alterado para Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS), devido à má interpretação do termo 'radiação' (Brum; Meneghini, 2002).

## Considerações Finais

A partir do estudo histórico sobre o cientista Sérgio Porto, podemos destacar suas contribuições com o uso do laser em pesquisas que auxiliaram o desenvolvimento da ciência nacional. É importante salientar que devemos ter cuidado ao levar esse caso histórico para a sala de aula, para não reforçarmos uma visão ingênua e distorcida em relação à Porto. Como destacado anteriormente, não buscamos aqui fazer uma história ufanista de exaltação da ciência nacional, mas sim utilizá-la como caminho para abrir discussões de aspectos sociais e políticos do empreendimento científico.

Primeiramente, podemos destacar que o episódio apresentado nos ajuda a discutir a ciência como uma construção coletiva, ao destacarmos a relação de Sergio com diversos cientistas como Luiz Valente, José Ripper, Rogério Cerqueira Leite e outros pesquisadores dos Laboratórios Bell, além de estar envolvido na circulação do conhecimento e de pessoas sobre espectroscopia e radiações da época, como apontado no trabalho de Santana e Freire (2011).

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Outro aspecto social e político da ciência que podemos destacar com esse episódio, nas aulas de física, é a coprodução existente entre ela e a sociedade, como destacado por Sandra Harding (2015). A trajetória de Porto foi desenvolvida num contexto de crise econômica no cenário brasileiro. A cultura de desmonte dos investimentos em ciência e o sucateamento das condições de trabalho para cientistas em território nacional era muito forte nesse momento histórico, resultando na chamada evasão de cérebros. E, nesse contexto, Sergio Porto foi apenas um dos que saíram do Brasil. A decisão de Porto por trabalhar nos Laboratórios Bell contribuiu para o desenvolvimento de suas pesquisas, devido aos investimentos da empresa em pesquisas com o uso laser na época.

Esse episódio nos permite destacar também questões relativas à circulação de ideias, pessoas e técnicas como sendo uma prática recorrente em diferentes períodos históricas da ciência brasileira. Essa circulação também ocorreu com os físicos formados pela USP, da geração de Cesar Lattes (Oliveira, Moura, Guerra; 2023).

Nesse sentido, podemos destacar ainda nas aulas como se deram esses movimentos de saída e retorno de Sergio Porto, discutindo questões sobre financiamento de pesquisas, concessão de bolsas de estudo, dentre outras. Essas questões são importantes de serem exploradas, uma vez que são características presentes na ciência contemporânea. Nesse sentido, esse episódio nos permite também trazer à tona questões da ciência feita no brasil hoje a partir da sua relação com o LNLS.

Destacamos ainda como perspectivas futuras para seguimento dessa pesquisa aprofundar os detalhes desse caso histórico para integrá-lo com mais potencialidade à educação em ciências, especialmente nas aulas de física moderna e contemporânea. Isso se deve à sua riqueza para fomentar debates sobre o laser e suas aplicações além de destacar de maneira mais profunda questões políticas, sociais e culturais do desenvolvimento dessas pesquisas. Buscando assim, contribuir para uma educação que se proponha mais sociopolítica e crítica, especialmente em relação à ciência brasileira.

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