ESTADO DA ARTE: como se encontram as obras de divulgação científica de Física Quântica no período de 2010 a 2022

## ESTADO DA ARTE: como se encontram as obras de divulgação científica de Física Quântica no período de 2010 a 2022

## Gabriel Adriano de Jesus Reis 1 , Rafaelle da Silva Souza 2

- 1 Instituto Federal da Bahia / Departamento de Automação e Sistemas, gabrieladriano.jr@gmail.com
- 2 Instituto Federal da Bahia / Departamento Acadêmico de Física, rafaellesilva@ifba.edu.br

## Resumo

A Divulgação Científica (DC), em esferas nacionais e internacionais, progressivamente, tem passado por muitas transformações, criando novos paradigmas e, simultaneamente, abandonando outros, porém muitas questões ainda continuam em aberto. Uma delas refere-se à forma de comunicar as Ciências Naturais para a sociedade em geral. Com o objetivo de compreender como está ocorrendo a DC no campo das Ciências Naturais, especificamente, a Física Quântica (FQ), esta pesquisa compôs o estado da arte das produções científicas nesta área entre os anos de 2010 a 2022. Para tanto, esta pesquisa bibliográfica utilizou como base metodológica a análise de conteúdo de Bardin, a fim de identificar tendências em pesquisas que envolvam essa temática, consultando os diretórios Scientific Electronic Library Online (SciELO) e Google Acadêmico, além de consulta direta aos principais periódicos da área. Foi encontrado um número pequeno (N = 11) de pesquisas em relação ao volume de produções acadêmicas consultadas (N = 137), ressaltando que existe um grande déficit a ser sanado. Ademais, a maioria das pesquisas encontradas, apesar de apresentarem abordagens relevantes, não utiliza satisfatoriamente uma linguagem que configure DC nos diferentes níveis de representação de fenômenos físicos, o que eventualmente pode causar obstáculos de natureza epistemológica e visões inadequadas para modelação desses fenômenos.

Palavras-chave : Divulgação Científica; Física Quântica;Educação Científica.

## Introdução

A educação científica e tecnológica (ECT) de qualidade (RODRIGUES, LINSINGEN E CASSIANI, 2019, p. 73) se torna relevante no século XXI, considerando o contexto da pós-modernidade, pós-verdade (ROSA, ALVES-BRITO; PINHEIRO, 2020, p. 1441). Os avanços tecnológicos inerentes a esses contextos, carecem do desenvolvimento de uma comunicação científica eficaz.

A ciência atua como um meio para produção de conhecimento, Moura (2014, p. 34) a descreve como '[...] mutável, dinâmica e tem como objetivo buscar explicar os fenômenos naturais.' Afirma também que '[...] é influenciada pelo contexto social, cultural, político etc., no qual ela é construída', consequentemente, o seu resultado é produto das dinâmicas sociais em que está envolvida.

Concebendo tais dinâmicas na sociedade, urge à própria comunidade acadêmica atuar na epistemologia científica através de fatos objetivos. Um desses movimentos é chamado de Divulgação Científica (DC), que contribui para a formação cidadã em ECT.

Nascimento et al . (2022, p. 5) descreve que

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O conceito de divulgação científica compreende a utilização de recursos, técnicas e processos para a veiculação de informações científicas e tecnológicas ao público geral, mediante uma recodificação e transposição de linguagens especializadas para uma linguagem não especializada, com o objetivo de tornar o conteúdo acessível a uma vasta audiência.

A Física Quântica (FQ) é uma teoria elementar da área das ciências naturais por delinear as relações fundamentais da matéria a nível de escalas subatômicas. O desenvolvimento da teoria gerou a verificação da dualidade onda-partícula, o princípio da incerteza e a equação de Schrödinger. O produto tecnológico desse desenvolvimento é, por exemplo, a criação de chips, o uso de física nuclear aplicada, engenharia genética e trens sustentados por levitação magnética. Demonstrando como este campo das ciências da natureza delineia a relação entre a relação humana com o meio. Desta forma, torna-se imprescindível, informar a sociedade periférica à comunidade científica os desdobramentos que resultaram nas tecnologias que são utilizadas em nosso cotidiano.

Ademais, ramo da FQ, em específico, seu ensino e sua divulgação científica, exige uma maior necessidade de abstração do conteúdo ensinado (LIMA; RICARDO, 2019, p. 40). Realizar tal movimento é dever da comunidade científica por sua relevância acadêmica e necessidade ampliar a ECT. Assim, com o objetivo de buscar na literatura as tendências, apontamentos, ou constatações acerca da DC da FQ, a partir da metodologia 'estado da arte', essa pesquisa visou criar um levantamento do que está sendo produzido academicamente sobre o tema, que é um expoente campo a ser estudado e amplamente divulgado para a sociedade leiga.

## Material e Métodos

Esta foi uma pesquisa bibliográfica que utilizou como aparato metodológico a análise de conteúdo de Bardin (2016), com o intuito de identificar tendências em pesquisas que envolvam a temática supracitada no período de 2010 a 2022. O conjunto de técnicas abordado por Bardin (2016) possui três grandes fases: 1) a pré-análise; 2) a exploração do material; 3) o tratamento dos resultados e interpretação.

Durante a primeira fase, as bases de dados utilizadas consistem nos seguintes diretórios: Scientific Electronic Library Online (SciELO) e Google Acadêmico, além de consulta direta aos periódicos da área. O objetivo foi incluir as produções científicas que demonstram conteúdos de DC sobre a FQ entre 2010 e 2022. Nesses repositórios empregaram-se os seguintes termos de pesquisa: 'Educação científica', 'Alfabetização Científica', 'Divulgação Científica', 'Ensino de Física', 'Física Quântica' e 'Mecânica Quântica, adicionados os Operadores Booleanos 'OR' e 'AND'.

De forma complementar à busca booleana, foi realizada uma pesquisa direta em periódicos das principais revistas científicas da área de Ensino de Física e de divulgação de Educação e Tecnologia do Brasil, classificadas nos Qualis A1 e A2, que incluem os seguintes: Ensaio - Pesquisa em Educação em Ciências (ENSAIO), Revista Brasileira de Ensino de Física (RBEF), Caderno Brasileiro de Ensino de Física (CBEF), Investigações em Ensino de Ciências (IENCI), Revista Brasileira de Ensino de Ciências e Tecnologia (RBECT) e Revista Brasileira de Pesquisa em Educação em Ciências (RBPEC). Sendo os dois primeiros citados classificados como no Qualis A1, e os subsequentes como Qualis A2. Como métodos de seleção,

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utilizamos: leitura flutuante e elaboração de critérios de inclusão e de exclusão que fundamentassem a interpretação e fornecessem procedimentos analíticos apontados por Bardin.

Na segunda fase, durante a exploração do material coletado, realizamos a codificação dos dados a partir das unidades de registro (BARDIN, 2016). Em seguida, na fase de tratamento dos resultados e interpretação, classificamos os documentos através de suas semelhanças e diferenças para depois agrupá-los, em função de suas características comuns, utilizando o método de análise por categoria temática. Nesta fase, identificamos entre os artigos coletados, três categorias temáticas a serem incluídas no escopo da pesquisa: 1) Materiais de consulta para professores e estudantes que inclua conceitos, experiências e/ou aplicações da FQ; 2) Relatos e/ou pesquisas no campo da DC e; 3) Textos acadêmicos com fins didáticos e de DC. Não fizeram parte do escopo dessa pesquisa, de acordo com os critérios de exclusão, textos que fossem: 1) Proposta didática com foco no processo de ensino-aprendizagem para o ensino médio ou superior; 2) Discussões sobre o processo de formação inicial de professores; 3) Proposta didática com ênfase no formalismo matemático; 4) Análise de livros didáticos e 5) Revisão de literatura de tópicos da FQ. Entende-se que a proposta didática com foco na aprendizagem é apenas uma extensão pedagógica de ensino e não a DC da FQ essencialmente, assim como a análise de livros didáticos. Através da análise deste material, foi possível traçar um panorama do que foi produzido, entre 2010 e 2022, sobre a FQ com ênfase em DC.

## Resultados e Discussão

Conforme exposto, essa pesquisa se constituiu de uma análise sobre o conteúdo dos artigos que são publicados nos cenários nacional e internacional para a DC da FQ. Contabilizou-se 137 achados com algum tipo de relação com a temática da pesquisa. Após aplicação dos critérios de inclusão e exclusão, restaram 46 textos para compor o escopo da pesquisa. A seguir, o Quadro 1 demonstra o quantitativo de textos encontrados no processo de seleção de obras para análise e quais seguiram conforme os critérios de inclusão e exclusão.

Quadro 1 : Filtragem dos textos por critérios de Exclusão e de Inclusão

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As similaridades percebidas entre os textos permitiram aninhar as produções científicas em subcategorias para analisar a especificidade de cada trabalho em grupo, essa relação está apresentada no Quadro 2.

Quadro 2 : Organização das subcategorias de análises de texto

Ao analisar os 46 artigos, observa-se que alguns se aproximam mais de uma subcategoria temática do que de outras, a exemplo, artigos com formalismo matemático em comparação com contextualizações histórico-conceituais. Destaca-se que do grupo de artigos, 44 foram publicados na Revista Brasileira de Ensino de Física (RBEF) e 2 no Caderno Brasileiro de Ensino de Física (CBEF). Nos demais periódicos consultados não foram encontradas obras que obedecessem os critérios de inclusão. Considerando o idioma, 3 artigos foram escritos na língua inglesa e 1 na língua espanhola, mas foram mantidos na revisão por não considerarmos o idioma ser um obstáculo com o auxílio de tradutores gratuitos virtualmente.

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## 1. Panorama da DC sobre Física Quântica

O conjunto das subseções apresentadas na Quadro 2, compõem o estado da arte da produção acadêmica sobre a DC no âmbito da FQ, no período de 2010 a 2022.

Dentro dos trabalhos selecionados, os classificados como 'materiais de consulta para professores e estudantes', há aqueles que são voltados ao público especializado (N=20). Em outras palavras, os objetivos didáticos da escrita de 20 artigos são para a própria academia, isto é, não se encaixam nos aspectos característicos da DC (NASCIMENTO et al ., 2022, p. 5). São textos que abordam a FQ com uma linguagem técnica para professores, ou estudantes de graduação ou pós-graduação. Assim, identificaram-se duas subcategorias (1) abordagens inovadoras para solucionar equações complexas e/ou para explorar conceitos e aplicações com 13 artigos e; (2) novas abordagens para o ensino médio com 7 artigos.

Na categoria 'textos acadêmicos com fins didáticos e de divulgação científica' somaram-se 23 artigos e foram identificadas duas subcategorias: (1) presença do formalismo matemático com 12 artigos; (2) Contextualização histórica-conceitual com 11 artigos. A subcategoria de 12 artigos, se dá em função da tendência apresentada nas metodologias didáticas dos artigos que partem inicialmente com DC numa perspectiva histórico-conceitual e avançam para um composto de postulados quânticos e formalismos matemáticos de FQ. Todavia, essas obras apesar de argumentarem que são 'textos acadêmicos com fins didáticos e de divulgação científica' não se encaixam no conceito de divulgação científica supracitado, pois não há a recodificação e transposição de linguagens especializadas para se tornarem acessíveis a uma vasta audiência. Uma consequência da matemática avançada apresentada nas obras. Desse modo, apenas os 11 trabalhos voltados à contextualização histórica-conceitual podem ser considerados DC.

Na categoria 'relatos e/ou pesquisas no campo da divulgação científica', apenas 3 artigos foram localizados. Esses textos analisam como a DC na área de FQ tem sido realizada, bem como suas implicações e desafios.

## 1. Abordagens inovadoras para solucionar equações complexas e/ou para explorar conceitos e aplicações

Dentro dessa subcategoria, tem-se os trabalhos que exploram as equações complexas por meio de ilustrações e gráficos como apoio visual, não hesitando em aplicar formalismos matemáticos provenientes de postulados de FQ para a graduação.

## 1.2 Novas abordagens para o Ensino Médio

Para o ensino médio há 7 artigos voltados aos professores enquanto material de consulta. São produções que abordam experimentos para diversos âmbitos do conhecimento para FQ, por exemplo, discussões sobre interpretações de seus postulados e visualizações experimentais de conceitos abstratos através de ilustrações.

## 1.3 Presença do Formalismo Matemático

A subcategoria de produções científicas que realizam DC com a presença de formalismo matemático se torna evidente pela grande quantidade de artigos

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encontrados, o que põe em pauta as discussões sobre a união entre a sociedade e o ambiente acadêmico. Tais diálogos surgem como consequência da ausência de conexão entre esses dois ambientes. Considerando esse contexto, existem textos de DC que tratam de DC com linguagem adaptada, objetivando a leitura e o acompanhamento de pessoas periféricas à academia, mas há também os que não realizam tal feito. Durante este estudo, notou-se que nem todos os artigos produzidos possibilitam ampla compreensão e um fator para isso é a linguagem utilizada.

## 1.4 Contextualização histórica-conceitual

Nesta subcategoria, o foco recai sobre trabalhos que empreendem uma contextualização histórica e conceitual abrangente. As fontes utilizadas para embasar essa análise podem ser diversas, incluindo: fontes primárias, secundárias ou materiais diversos como palestras e livros de DC.

## 1.5 Finalmente, tem DC sobre FQ nos periódicos da área?

A discussão sobre FQ é crucial, considerando seu histórico e seus avanços no campo não determinístico. Descobertas experimentais e complexas teorias matemáticas foram desenvolvidas para descrever o comportamento de sistemas quânticos e seus efeitos persistem até os dias atuais, enriquecendo nossa compreensão da realidade. No entanto, a DC deste campo é desafiadora devido sua complexidade matemática e abstração. Percebeu-se alguns autores afirmando escrever sobre FQ para DC a nível superior e médio, contudo, utilizam formalismos matemáticos em suas conceituações, o que cria uma perspectiva controversa, devido a linguagem, ou nível de escolaridade ao qual o conteúdo é apresentado.

Também, é necessário entender que a disseminação do termo 'quântico', inserido no vocabulário do senso comum, pode gerar conflitos de informação. O produto disso é o fascínio de um público não especializado, que pode resultar na propagação de pseudociências (SOUZA e MIRANDA, 2022, p. 3). Isso aponta que a tradução didática do conteúdo científico, proveniente das produções acadêmicas, pode não ser tão eficazes para comunicação externa. Um dos fatores que pode influenciar nessa dificuldade é um possível excesso de exposição a conteúdos complexos e a necessidade de compreensão avançada de matemática.

Dos resultados dessa revisão da literatura, observa-se que os textos sobre FQ voltados para a DC, em sua minoria são escritos de forma acessível para um público não especializado. Ao considerar as diretivas características da DC, sem sacrificar a precisão científica, os textos carecem de incluir uma introdução cativante, uma questão intrigante, ou uma aplicação moderna da teoria que desperte o interesse do leitor sobre os conceitos da FQ. Conceitos fundamentais como o princípio da incerteza, ou a dualidade onda-partícula poderiam ser expostos de forma clara e concisa, evitando o uso de jargões técnicos e terminologia complexa ou, caso se faça necessário, explicá-los de forma simples e compreensível. O uso de analogias como a caixa do gato de Schrödinger, para explicar a ideia de superposição também são possíveis.

O contexto histórico sobre o desenvolvimento de FQ e suas implicações filosóficas ainda são muito pontuais nas produções apresentadas. Desse modo, conclui-se que a produção acadêmica com os qualis A1 e A2 ainda é incipiente para tornar a FQ acessível e interessante para um público amplo, ao mesmo tempo em que mantém a precisão científica.

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Esperamos que esta pesquisa possa impulsionar esta demanda em nosso país, que, apesar de grande qualidade acadêmica no tema, carece de uma maior integração com a DC. A FQ promete moldar o desenvolvimento de tecnologias do século 21 e julga-se relevante uma educação científica e tecnológica de qualidade.

## CONCLUSÕES

Embora a evolução da DC sobre FQ tenha crescido, ainda necessita de investimento. A diversidade apresentada nesta pesquisa demonstra que são necessários mais estudos em áreas específicas, carecendo de investimento e pesquisas substanciais. Muitos autores apresentam metodologias de ensino e materiais, mas poucas obras dialogam com os princípios de DC.

Quanto ao conteúdo abordado, destaca-se a amplitude, desde a radiação do corpo negro até a segunda revolução quântica e dispositivos tecnológicos que exploram as capacidades informativas da FQ. Reforçamos a dificuldade de produzir artigos para um público interessado em ciência, mas com conhecimento matemático limitado.

Dada a complexidade de alguns tópicos da FQ e suas ramificações, vários artigos analisados são mais indicados para públicos graduados ou em processo de graduação. Identificamos textos úteis para leitores interessados em aspectos gerais da FQ, enquanto aqueles que buscam abordagens mais técnicas, podem explorar subcategorias com maior enfoque no formalismo matemático.

Muitos trabalhos vinculados a esse estudo são motivados pela tentativa de superação das dificuldades conceituais e matemáticas associadas com a teoria quântica. Sintetizar as informações, correlacionar diferentes categorias e abordagens, tornou-se imperativo. Como as dificuldades conceituais são inevitáveis, simplificar a abordagem matemática se tornou uma prioridade, e os esforços para apresentar uma linguagem acessível mais frequente.

## REFERÊNCIAS

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plataforma EArte. Revista Educação Pública, v. 1, 2022. Disponível em: https://doi.org/10.18264/repdcec.v1i3.52. Acesso em: 06 maio 2024.

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