A existência de Deus na construção da Lei da Gravitação Universal de Isaac Newton: a natureza da ciência no ensino de física

## A existência de Deus na construção da Lei da Gravitação Universal de Isaac Newton: a natureza da ciência no ensino de física

## The existence of God in the construction of Isaac Newton's Universal Gravitation Law: the nature of science in physics teaching

Midiã Medeiros Monteiro 1 , André Ferrer P. Martins 2

1 UFRN/PPGECNM, mm\_monteiro83@hotmail.com 2 UFRN/DPEC, aferrer34@yahoo.com.br

## Resumo

Este trabalho objetiva, a partir de uma revisão bibliográfica de alguns textos da historiografia contemporânea (dois deles presentes em Cohen e Westfall (2002); e dois artigos de Roberto de A. Martins (MARTINS, 1998 e 2006)), com foco na pesquisa newtoniana da gravidade, identificar aspectos metafísicos que contribuíram para a construção da Lei da Gravitação Universal da Mecânica Clássica. Em seguida, apontamos o potencial dessa discussão no âmbito da perspectiva de inserção da história e da filosofia da ciência no ensino de física. O personagem Newton, influenciado por questões presentes em seu tempo, oriundas da Alquimia e do Hermetismo, assim como a perspectiva renascentista de recuperação e valorização de textos da Antiguidade clássica, não se enquadra na pecha 'mecanicista' que lhe é, comumente, atribuída. Ao contrário, como personagem complexo que foi, incorpora em seu estudo da gravitação aspectos normalmente não identificados com a racionalidade científica, tal como sua religiosidade. Deus tem um papel importante na concepção newtoniana de mundo, agindo continuamente no Universo. Com isso, a visão de uma ciência neutra e ahistórica - dentre diversas visões equivocadas - pode, em termos do ensino de física, ser desfeita ou, ao menos, problematizada. Nessa direção defendemos que o uso da história e da filosofia da ciência, focando-se de modo explícito os aspectos relativos à natureza da ciência que a análise desse episódio histórico propicia, pode contribuir à aprendizagem conceitual relativa à gravitação e à tentativa de superar concepções equivocadas do fazer científico, particularmente nas salas de aula de física do nível médio de ensino.

Palavras-chave: N e wton; gravitação; natureza da ciência

## Abstract

From a literature review of some texts of contemporary historiography (two of them present in Cohen and Westfall (2002), and two articles by Roberto de A. Martins (MARTINS, 1998 and 2006)), with focus on Newtonian research on gravity, this paper aims to identify metaphysical aspects that contributed to the construction of the Universal Law of Gravitation of Classical Mechanics. We point out the potential of this discussion on the prospect of using the history and the philosophy of science in physics teaching. Newton's character, influenced by issues in his time, coming from Alchemy and Hermeticism, as well as from the Renaissance perspective of recovering texts from classical antiquity, does not fit the accusation "mechanistic" which is commonly assigned to him. Rather, as complex character that was, in his study of gravitation incorporates aspects not normally identified with scientific

rationality, as his religion. God has an important role in the Newtonian conception of the world, acting continually in the universe. Thus, the vision of a neutral and ahistorical science - among several mistaken views - can, in terms of physics teaching, be undone, or at least problematized. In this sense we argue that the use of the history and the philosophy of science, explicitly focusing on aspects concerning the nature of science related to this historical episode, can contribute to conceptual learning on the gravitation and to the attempt to overcome misconceptions regarding the scientific knowledge, particularly in the high school physics classrooms.

Key words: Newton; gravitation; nature of science

## I n t r o d u ç ã o

Com o acelerado desenvolvimento científico e tecnológico nos últimos séculos, a ciência passou a ser vista como a mais pura expressão da racionalidade humana, sendo posta, muitas vezes, em oposição à superstição, ao misticismo e à fé cega. Este pensamento é uma herança do Iluminismo do século XVIII, que tendia a ver o universo como uma máquina, em que o conhecimento das partes levaria à compreensão do todo e a razão humana seria a chave para compreender o seu funcionamento. Neste sentido, a racionalidade passou a ser bastante valorizada e, às vezes, quase deificada. De modo que o termo 'racionalismo' frequentemente parece indicar, por extensão, 'ateísmo'.

Para se apresentar a ciência como uma construção totalmente pautada na racionalidade utilizou-se, sobretudo, os trabalhos de Copérnico, Galileu, Kepler e aqui destacamos - Newton, que propiciaram a chamada 'Revolução Científica' do século XVII. Devido ao grande sucesso do modelo da mecânica newtoniana para descrever e prescrever os fenômenos, essa visão - articulada sob um ponto de vista mecanicista - tornou-se o paradigma da ciência moderna, influenciando diversas áreas do conhecimento. Uma nova filosofia então se consolidava: a matemática e a experimentação tornaram-se os fundamentos dessa nova ciência e aspectos tidos como metafísicos passam a ser desprezados, reafirmando o ideal da racionalidade. No entanto, a historiografia contemporânea tem apresentado um novo olhar sobre esses aspectos, fato que se acentuou a partir da descoberta de manuscritos newtonianos em 1936. Essa nova historiografia, com base na análise desses documentos, tem mostrado que o 'grande gênio' interessou-se por temas como a cabala, a alquimia e a teologia, além da filosofia natural.

Este trabalho objetiva, a partir de uma revisão bibliográfica de alguns textos da historiografia contemporânea, com foco na pesquisa newtoniana da gravidade, identificar aspectos metafísicos presentes na construção da Lei da Gravitação, apontando seu potencial para inserção da história e da filosofia da ciência no ensino de física.

## A Gravitação Universal segundo a historiografia contemporânea: a presença de deus na natureza

Destacaremos três aspectos que foram relevantes para o estabelecimento da ciência moderna e que, de certa forma, montam o cenário em que se encontra o nosso personagem principal, Isaac Newton: a contribuição dos árabes, no que tange a preservação e tradução de inúmeros textos da antiguidade, o Renascimento e o

Hermetismo. Esses acontecimentos não estão isolados, mas são eventos que se cruzam e se influenciam.

Após a morte de Maomé, em 632, os árabes empreenderam um intenso movimento de conquistas e, em pouco menos de um século, expandiram seu território da Espanha ao Indo, com isso passaram a ter acesso aos conhecimentos existentes nesses territórios e a administrar bibliotecas e escolas e várias áreas. No século VIII o califa Al Mansur com o objetivo de transformar Bagdá, capital do império árabe, em um grande centro de cultura, traz os sábios e tradutores de diversas partes do império. Neste momento são feitas traduções das principais obras existentes nas bibliotecas, além disso, os árabes deram sua própria contribuição para a ciência comentando e adicionando contribuições valiosas as obras existentes (BRAGA, 2003; RONAN, 2001). A preservação dos textos pelos árabes somados a redescobertas dos mesmos na Europa nos séculos XII e XIII e posterior tradução para o latim contribuíram de forma significativa para o afloramento do movimento de Renascimento.

- O período histórico conhecido como Renascimento, movimento que se iniciou no século XIII, na Itália, difundindo-se, porém, na Europa entre os séculos XV e XVI, marcou um longo caminho que culminaria na chamada Revolução Científica do século XVII. Para os renascentistas, a sua cultura era herdeira da Antiguidade clássica. Esse movimento ganhou força com o advento da imprensa. A publicação de manuscritos originais e de traduções foi de suma importância para o desenvolvimento da ciência. A Renascença foi não só um movimento que provocou modificações profundas no modo como o homem via a si mesmo, mas também em sua relação com o mundo em que vivia. Os pensadores começaram a estudar o próprio homem como um ser racional e superior às demais criaturas. Essa nova concepção do ser humano foi chamada de Humanismo (FORATO, 2003).

Outro movimento que surge no Renascimento e é de grande influência nas ciências é o Hermetismo, um conjunto de ideias semi-religiosas atribuído a Hermes Trimegisto. Tratava-se de um conjunto de ensinamentos que misturava neoplatonismo e misticismo. A filosofia hermética básica era uma forma de gnosticismo que ensinava que o homem é capaz de descobrir elementos divinos dentro de si, promovendo uma afinidade mística entre o mundo e a humanidade, os escritos herméticos exaltavam a concepção quantitativa do universo e encorajavam o conhecimento da criação (RONAN, 2001).

Este período é também marcado por uma intensa 'disputa' entre antigos e modernos. Enquanto alguns defendiam a retomada de uma cultura clássica gregoromana (os antigos), outros buscavam uma nova metodologia para explicação dos fenômenos naturais (os modernos). Apesar de pretenderem romper com o passado e construir uma nova ciência, os 'modernos' traziam consigo elementos pitagóricos, neoplatônicos, além de ideias herméticas, e acreditavam estarem contidas nas Escrituras (Bíblia) as verdades sobre a natureza (FORATO, 2003).

Considerando esse contexto como referência, investigaremos aspectos teológicos que influenciaram os trabalhos sobre a gravitação newtoniana. Para isso utilizaremos, como principais fontes, os seguintes trabalhos: cartas de Newton ao teólogo Richard Bentley; o artigo 'Newton e o Cristianismo' de Richard Westfall, ambos presentes em Cohen e Westfall (2002); e dois artigos de Roberto A. Martins,

'A maça de Newton: história, lendas e tolices' (2006) e 'Descartes e a

impossibilidade de ação à distância' (1998); dentre outros que citaremos no decorrer do trabalho.

Antes de 1666 (considerado o seu Annus Mirabilis ) Newton tivera contato com obras de Galileu, Descartes, Kepler, Walis, Charleton, Hobbes, Gassendi, Henry More e Boyle (MARTINS, 2006, p. 167-189). De Kepler, Newton herdou uma decisiva revisão do sistema concebido pelo polonês Nicolau Copérnico. De Galileu, o conceito de aceleração e a lei da queda dos corpos. De Descartes, a concepção de um universo-máquina, que funcionaria com base apenas no movimento de suas partes (embora discordado do pensador francês no que concerne à ação de forças a distância, e na intervenção constante de uma divindade organizadora do universo). Descartes proporcionou ainda a Newton outra importante contribuição: a Geometria Analítica, que permitia resolver problemas até então insolúveis pelos métodos algébricos. Três outras influências marcariam a formação do pensamento de Newton: a do filósofo francês Pierre Gassendi, que havia retomado a ideia da matéria composta de átomos; a do químico inglês Robert Boyle e a do filósofo também inglês - Henry More. Boyle forneceu-lhe a base de suas concepções em química, e More abriu-lhe a porta para o mundo do hermetismo e da alquimia.

É importante lembrarmos a distinção entre 'gravidade' e 'gravitação': a gravidade era uma qualidade da matéria já conhecida desde a antiguidade. Tratavase de uma característica dos corpos pesados, 'os graves', de tenderem para o centro da Terra, que era o centro do universo. A palavra 'gravidade' não continha em si uma interpretação ou explicação, por outro lado, a 'gravitação' introduzida por Newton, indicava uma força atrativa existente entre dois corpos quaisquer do universo.

Segundo Martins (1998), pode-se afirmar que Newton, inicialmente, tentou explicar a gravidade por meio de concepções puramente mecânicas, assim como fez Huygens. Uma das suposições iniciais de Newton (entre 1664 e 1665), de acordo com seu caderno de anotações publicado no final do século XX, era de que a 1 gravidade seria causada por uma corrente de éter que viria do espaço em direção a Terra e que, de alguma forma, deveria retornar ao espaço. A corrente de éter que subiria teria de ser menor, de forma que a resultante deveria ser um impulso para baixo. Essa hipótese parece ter sido o que levou Newton a pensar sobre a relação entre a gravidade e a distância ao centro da Terra.

Em agosto de 1665, Newton deixa Cambridge em função da Peste Negra, refugiando-se na fazenda de seus pais em Woolsthorpe, Lincolnshire. É a partir de 1666 que Newton começa a produzir suas maiores realizações no campo da matemática, da óptica e da física.

Newton acreditava que para um corpo se manter em movimento circular deveria haver uma força central, caso contrário ele tenderia a se deslocar em linha reta, concepção essa de inércia que provavelmente tenha herdado de Descartes, segundo Martins (2006). Considerando a Lua como não diferente da Terra, Newton imaginou a gravidade atuando também na Lua. Tomando as órbitas dos planetas como sendo aproximadamente circulares e utilizando a terceira Lei de Kepler, Newton concluiu que as acelerações dos planetas são inversamente proporcionais aos quadrados das distâncias ao Sol (MARTINS, 2006). Newton ainda continuou a

tentar explicar a causa da gravidade por meios mecânicos, mas ele era incapaz de solucionar os problemas que cada modelo considerado (tomando a existência do éter) trazia consigo. Qualquer que fosse a hipótese mecânica da gravitação, o éter deveria resistir ao movimento dos planetas, levando-os a apresentar um movimento aperiódico e irregular, o que não acontecia (MARTINS, 1998).

Newton, a partir de 1670, muda radicalmente sua posição com relação às leituras da juventude, aproximando-se de textos da Antiguidade. O novo interesse de Newton não se constitui em uma exceção à época, ao contrário, muitos homens de cultura estavam envoltos em uma tradição que remonta ao Renascimento, difundindo a ideia de que os antigos eram detentores de uma cultura e conhecimentos superiores. Newton inclui-se nesse círculo de intelectuais. Na década de 1690, Newton redige um conjunto de escólios (Escólios Clássicos) rascunhados das Proposições 4 a 9 do livro III para uma segunda edição dos Principia , que não aconteceu, em que ele manifesta a ideia que o conhecimento sobre as verdades naturais haviam sido reveladas por Deus, mas que haviam sido obscurecidas e parcialmente redescobertas por alguns sábios antigos (McGUIRE e RATTANSI, 2002):

Até aqui, expus as propriedades da gravidade. Sua causa eu não narro, de maneira alguma. Contudo, direi o que os antigos pensavam sobre o assunto. Tales considerava que todos os corpos eram animados, deduzindo isso das atrações magnéticas e elétricas. E com o mesmo argumento, deveria ter atribuído a atração da gravidade à alma da matéria. [...]. Ele tomava o Sol e os planetas por deuses E, nesse mesmo sentido, Pitágoras, em função da imensa força de atração do Sol, dizia que ele era a prisão de Zeus, isto é, um corpo dotado dos maiores circuitos. E para os filósofos místicos, Pã era a divindade suprema, inspirando neste mundo uma proporção harmônica como a de um instrumento musical, [...]. Assim, a harmonia foi denominada Deus e alma do mundo, composta dos números harmoniosos. Mas eles diziam que os planetas se movem em seus circuitos por força de suas próprias almas, isto é, pela força da gravidade, que tem origem na ação da alma. Daí surgiu, ao que parece, a opinião dos peripatéticos a respeito de os globos sólidos serem movidos por inteligências. Mas os filósofos mais antigos tomavam as almas do Sol e de todos os planetas como uma única e mesma divindade, que exercia seus poderes em todos e quaisquer corpo, de acordo com o Orfeu no inferno. (NEWTON, apud McGUIRE e RATTANSI, 2002, p. 138-139).

É possível que Newton tenha se aproximado da teologia em virtude da posição de professor no Trinity College. Todo membro do colégio deveria ser ordenado no clero anglicano no prazo de sete anos ou seria destituído do cargo que ocupava. Newton iniciou seus estudos religiosos quando era ainda estudante e os manteve ininterruptamente, embora a intensidade tenha oscilado no decorrer dos anos. Segundo Westfall, os estudos de Newton em alquimia, especialmente as reações químicas entre diferentes substâncias, apresentando diferentes afinidades, teriam levado Newton a supor que seria impossível explicar esses fenômenos por hipóteses puramente mecânicas. Westfall afirma que Newton impôs Deus à natureza. Embora para que a mecânica newtoniana tenha avançado, Newton tenha deixado de lado a causa da gravidade, 'sua causa não a narro de maneira alguma' (NEWTON, apud McGUIRE e RATTANSI, 2002, p. 138), diversos manuscritos e

cartas deixadas por ele mostram sua crença em um Ser divino e na atuação constante desse Ser em sua criação.

Pois dois planetas separados um do outro uma longa distância que está vazia não se atraem mutuamente por qualquer força de gravidade, nem atuam um sobre o outro de modo nenhum, exceto pela mediação de algum princípio ativo que intercede entre eles, pelo qual a força é transmitida de um para o outro E assim aqueles Antigos que compreenderam corretamente a filosofia mística ensinaram que um certo espírito infinito permeia todo o espaço e contém e vivifica o mundo universal; [...] nele nós vivemos e movemos e temos nosso ser. Portanto o Deus onipresente é reconhecido e chamado pelos Judeus de Lugar. [...] Por este Símbolo os Filósofos ensinaram que a matéria é movida naquele espírito infinito e é influenciada por ele, não de um modo irregular, mas harmonicamente e de acordo com as razões harmônicas como eu expliquei. (NEWTON, manuscrito Cul, Add. 3965.6, f.269; apud MARTINS, 1998, p. 88).

A filosofia mecânica newtoniana, segundo David Kubrin (apud COHEN e WESTFALL, 2002) seria baseada na imperfeição do mundo, que estaria se desfazendo e, portanto, para Newton, 'precisaria de uma reforma'. De acordo com Kubrin, os ingleses do fim da década de 1660, como Henry More, Robert Boyle e Walter Charleton, tinham receio de que o cartesianismo expulsasse do mundo todas as ideias sobre a Providência Divina. Para tanto, era necessário que se criasse uma mecânica na qual Deus fosse não apenas o responsável pela criação da matéria e do movimento, mas também pela preservação dos mesmos, ou seja, Deus deveria agir continuamente no universo. Logo, um mundo que sofria um declínio em sua regularidade estaria de acordo com a ideia do milênio e do segundo advento de Cristo. Whiston, discípulo de Newton, escreve em referência à Lei da Gravitação:

Nobre descoberta esta, que se revelou o feliz ensejo da invenção da maravilhosa filosofia newtoniana: a qual, aliás, tenho em mais alta conta do que outras, como um prelúdio e preparação eminentes para os ditosos tempos de restauração de todas as coisas dos quais Deus falou [...] desde o começo do mundo, em Atos 3,21. (WHISTON, apud KUBRIN, 2002, p.359).

Newton, apesar de influenciado pela teologia, a cabala, a alquimia, também não pode ser associado a um mago, ou a um homem que, em sua velhice, deixando de lado a filosofia natural, tenha se interessado por esses temas. A religião permeou a sua vida e seu estudo influenciou o modo como ele concebia a natureza. E foi graças à ousadia de romper com o mecanicismo que ele pôde definir as bases da ciência moderna.

## A natureza da ciência a partir da história da ciência: considerações para o ensino de física

É praticamente consensual entre os pesquisadores da área de ensino de ciências a importância da história da ciência para o ensino, embora as críticas não sejam inexistentes (ver Matthews, 1995). Vários autores apontam as potencialidades da utilização da história da ciência no ensino (ZANETIC, 1989; MATTHEWS, 1995; VANNUCCHI, 1996; MARTINS, 2006; SILVA, 2006...). Quando estudamos a história

das ciências vemos que as alterações históricas são lentas, graduais, difusas, repletas de continuidades e rupturas, resultado de um trabalho coletivo e não individual e instantâneo, dos 'grandes gênios'. Uma boa abordagem histórica pode propiciar ao educando uma visão mais complexa do empreendimento científico. Em outras palavras: o estudo da história da ciência pode contribuir para uma visão mais adequada da natureza da ciência.

Uma variedade de pesquisas tem revelado as concepções de estudantes e professores a respeito da Natureza da Ciência (NdC). Lederman (1992, apud HARRES, 1999) revisou uma ampla quantidade de trabalhos que investigam concepções sobre a natureza da ciência em estudantes e todos os trabalhos detectaram a presença de concepções científicas inadequadas que, na maioria dos casos, se mantêm após o ensino. Gil Pérez et al. (2001) apresentam várias visões deformadas do trabalho científico. No entanto, as questões relativas ao caráter científico, sobretudo o que seria ou deveria ser uma imagem adequada da ciência, podem ser polêmicas e não consensuais. Segundo Martins (1999, p.6-7) a epistemologia jamais vai chegar a uma resposta a essa pergunta (O que é ciência?), mas pode-se determinar o que não pode ser ciência. Exemplo: a ciência não pode ' ser uma teoria verdadeira, provada através de observações e experimentos'. Neste sentido, podemos identificar aspectos que não caracterizam a prática científica. McComas et al. (1998, p. 513) organizaram uma lista de tópicos relevantes sobre a NdC, que apresentam um caráter mais condizente com o fazer científico, tais como : 'o conhecimento científico se apóia fortemente, mas não inteiramente, em observações, evidências experimentais, argumentos racionais e no ceticismo'; 'as ideias científicas são afetadas pelo contexto social e histórico'; 'Observações são dependentes da teoria', entre outras.

Uma forma - embora não a única - de promover discussões relevantes sobre a NdC é com a utilização da história da ciência. O tema que nós abordamos neste trabalho, por exemplo, nos permite trabalhar aspectos importantes que, como vimos, fazem parte de concepções inadequadas sobre a ciência: a neutralidade e o caráter ahistórico. Neste episódio, podemos identificar que Newton foi influenciado, fortemente, pela ideia de um Deus agente na natureza. Outra questão é a dependência com a História de sua época, seja pela (re) descoberta de textos clássicos (Renascimento), seja pela influência - tanto no que se refere à filosofia natural, quanto a aspectos metafísicos -, de pensadores como Galileu, Descartes, Kepler, Walis, Charleton, Hobbes, Gassendi, Henry More e Boyle. Este trabalho nos permitiu evidenciar, segundo a historiografia contemporânea, que o programa de pesquisa newtoniano acerca da gravidade estava permeado pelas influências dos valores teológicos e alquímicos de Newton, e que ele foi influenciado por questões próprias de sua época, o que se opõe a uma visão neutra e historicamente descontextualizada da ciência.

Forato (2006) aponta como, através da história da ciência, tratando do episódio de aspectos religiosos que influenciaram os trabalhos de Newton, é possível discutir aspectos da NdC, desmistificando a crença no caráter puramente racional da ciência e do método científico.

Neste trabalho procuramos, através de uma revisão bibliográfica, discutir como aspectos da concepção religiosa, no pensamento newtoniano, influenciaram seus trabalhos científicos, na perspectiva histórica das últimas décadas. Com isso,

procuramos levantar considerações sobre a importância da história e filosofia da ciência estarem presentes no ensino de ciências.

## Referências

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