A natureza da A natureza da ciênciaciência

Alexandre Bagdonas Henrique

ObjetivosObjetivos

Através de exemplos da História da Astronomia, Através de exemplos da História da Astronomia, discutir a nossa visão da ciênciadiscutir a nossa visão da ciência

Senso comum da ciênciaSenso comum da ciência Grécia antigaGrécia antiga GalileuGalileu Francis Bacon: InduçãoFrancis Bacon: Indução David Hume: Críticas à induçãoDavid Hume: Críticas à indução Karl Popper: FalsificacionismoKarl Popper: Falsificacionismo A Revolução CopernicanaA Revolução Copernicana Filósofos contemporâneosFilósofos contemporâneos

Senso comum da ciênciaSenso comum da ciência

Conhecimento científico é provadoConhecimento científico é provado

Teorias são derivadas rigorosamente dos dados Teorias são derivadas rigorosamente dos dados experimentais, obtidas através de informações experimentais, obtidas através de informações sensoriaissensoriais

Ciência é objetiva, e, portanto, confiávelCiência é objetiva, e, portanto, confiável

Grécia antigaGrécia antiga

Conhecimento obtido pelas observações não é Conhecimento obtido pelas observações não é confiávelconfiável

Muito progresso em filosofia e matemática, mas Muito progresso em filosofia e matemática, mas avanço reduzido em ciências empíricasavanço reduzido em ciências empíricas

Filosofia de Aristóteles (séc.IV ac) ainda é estudada, Filosofia de Aristóteles (séc.IV ac) ainda é estudada, mas sua Física é pouco conhecidamas sua Física é pouco conhecida

Aristóteles Aristóteles (384-322 a.C.)(384-322 a.C.)

Discípulo de Platão e tutor de Alexandre o Grande

Estudou política, metafísica, psicologia, lógica, poesia...

Biologia e física

Referências aos pré-socráticos

Elementos de EmpédoclesElementos de Empédocles

Proporções dos elementos determinam propriedades das substâncias

Movimentos além dos naturais pressupõem uma causa

Duas físicasDuas físicas

Mudança, criação e Mudança, criação e destruição destruição

Da Terra até a órbita da Da Terra até a órbita da LuaLua

Região sublunar

•Éter: meio com propensão natural a mover-se ao redor do centro do universo em círculos perfeitos

Caráter ordenado e regular

Estrelas são o limite externo do universo: inexistência de espaços vazios

Região sobrelunar

Universo aristotélicoUniverso aristotélico

Neste sistema, tudo gira em

torno da Terra

PtolomeuPtolomeu (séc. II dC)(séc. II dC)

Sistema astronômico Geocêntrico Sistema astronômico Geocêntrico

Lua Terra Vênus Sol Marte

Estrelas Fixas

GeocentrismoGeocentrismo

EpiciclosEpiciclos

Visão de mundo dominante nos próximos Visão de mundo dominante nos próximos séculosséculos

Sistema Heliocêntrico Sistema Heliocêntrico

CopérnicoCopérnico (1473-1543)(1473-1543)

GalileuGalileu (1564-1642)(1564-1642)

Mudança de atitude ao fazer ciência Mudança de atitude ao fazer ciência baseando-se em observaçõesbaseando-se em observações

Aceita-se os dados experimentais como Aceita-se os dados experimentais como verdade, então se constrói uma teoria que os verdade, então se constrói uma teoria que os expliqueexplique

Telescópio: embate entre escritos Telescópio: embate entre escritos aristotélicos e a Bíblia e as observaçõesaristotélicos e a Bíblia e as observações

Observações de GalileuObservações de Galileu

Fases de VênusFases de Vênus

Crateras na LuaCrateras na Lua

Luas de JúpiterLuas de Júpiter

Primeiras Observações - Como tudo começou ...

7 de Janeiro de 1610

Primeiras Observações - Como tudo começou ...

12 de Janeiro de 1610

Primeiras Observações - Como tudo começou ...

13 de Janeiro de 1610

Primeiras Observações - Como tudo começou ...

14 de Janeiro de 1610

PolêmicaPolêmica

Por que observação com telescópio é preferível Por que observação com telescópio é preferível a olho nu?a olho nu?

Teoria óptica: Kepler (contemporâneo), que Teoria óptica: Kepler (contemporâneo), que projetou sistema astronômicoprojetou sistema astronômico

Apontar para objetos terrestresApontar para objetos terrestres

Desenho de Galileu contém crateras Desenho de Galileu contém crateras inexistentesinexistentes

Francis BaconFrancis Bacon (1561-1626)(1561-1626)

Formulou princípios da indução científicaFormulou princípios da indução científica

Desde então sua teoria vem sendo modificada e Desde então sua teoria vem sendo modificada e aperfeiçoadaaperfeiçoada

Ainda hoje há filósofos indutivistasAinda hoje há filósofos indutivistas

IndutivismoIndutivismo Observação com órgãos dos sentidos normais, é Observação com órgãos dos sentidos normais, é

registro fiel, isento de preconceitosregistro fiel, isento de preconceitos Observações geram afirmações singularesObservações geram afirmações singulares

Ex: Uma pedra caiu no chão quando soltaEx: Uma pedra caiu no chão quando solta

A ciência é feita de afirmações universaisA ciência é feita de afirmações universais

Ex: Existe uma força de atração entre todos os corpos Ex: Existe uma força de atração entre todos os corpos materiais.materiais.

Indução: Obtenção, a partir de uma série finita de Indução: Obtenção, a partir de uma série finita de proposições de observação, de uma lei universalproposições de observação, de uma lei universal

InduçãoIndução Número de observações deve ser grandeNúmero de observações deve ser grande

Observações devem ser repetidas sob uma Observações devem ser repetidas sob uma ampla variedade de condiçõesampla variedade de condições

Nenhuma observação deve conflitar com a lei Nenhuma observação deve conflitar com a lei universaluniversal

Ex: barra metálica aquecidaEx: barra metálica aquecida

FATOS ADQUIRIDOS PELA OBSERVAÇÃO

LEIS E TEORIAS

PREVISÕES E EXPLICAÇÕES

Ex: Newton e a maçã

Indução Dedução

Críticas ao IndutivismoCríticas ao Indutivismo David Hume (1711-1776)David Hume (1711-1776) Como justificar o princípio da indução?Como justificar o princípio da indução?

Lógica?Lógica? É possível chegar a uma conclusão falsa obtida É possível chegar a uma conclusão falsa obtida

indutivamente a partir de premissas verdadeirasindutivamente a partir de premissas verdadeiras Ex: Todos os corvos são pretosEx: Todos os corvos são pretos

Experiência?Experiência? Trata-se de uma argumentação circularTrata-se de uma argumentação circular

Mais críticas ao IndutivismoMais críticas ao Indutivismo

Ciência começa com observaçãoCiência começa com observação

Observação é uma base seguraObservação é uma base segura

Observações imparciaisObservações imparciais

Observações Observações dependem da dependem da experiência, experiência, formação cultural, formação cultural, expectativas, etc. expectativas, etc. do observadordo observador

Dependência da teoriaDependência da teoria Proposições de observação pressupõem Proposições de observação pressupõem

teorias, e podem ser falsasteorias, e podem ser falsas

Quanto mais rigoroso for o teste de uma Quanto mais rigoroso for o teste de uma proposição, mais teoria é necessáriaproposição, mais teoria é necessária

Ex: GizEx: Giz

FalsificacionismoFalsificacionismo Karl Popper (1902-1994). Karl Popper (1902-1994).

Observações são orientadas pela teoriaObservações são orientadas pela teoria

Teorias não podem ser provadas, são apenas tentativas. Teorias não podem ser provadas, são apenas tentativas.

Uma vez propostas, as teorias devem ser testadas pelas Uma vez propostas, as teorias devem ser testadas pelas observações, podendo ser observações, podendo ser falsificáveisfalsificáveis

Quanto mais falsificável uma teoria, melhor ela éQuanto mais falsificável uma teoria, melhor ela é

Base lógica: é possível deduzir a partir de Base lógica: é possível deduzir a partir de proposições singulares, que uma teoria é falsaproposições singulares, que uma teoria é falsa

Ex: Um corvo que não era preto foi visto. Ex: Um corvo que não era preto foi visto.

Logo, nem todos os corvos são pretosLogo, nem todos os corvos são pretos

Modificações “ad hoc” Modificações “ad hoc”

Acréscimos de postulados para proteger teorias Acréscimos de postulados para proteger teorias de falsificações potenciais que não tenham de falsificações potenciais que não tenham conseqüências testáveis devem ser eliminadosconseqüências testáveis devem ser eliminados

Ex: Galileu vs. Aristóteles, crateras da LuaEx: Galileu vs. Aristóteles, crateras da Lua

Argumentos a favor:Argumentos a favor: Planetas interiores sempre próximos ao SolPlanetas interiores sempre próximos ao Sol

A revolução copernicanaA revolução copernicana

Laçadas planetáriasLaçadas planetárias

GeocêntricoGeocêntrico

Laçadas planetáriasLaçadas planetárias

HeliocêntricoHeliocêntrico

Argumentos contráriosArgumentos contrários

Corpos jogados de cima Corpos jogados de cima

de uma torrede uma torre

Corpos deveriam Corpos deveriam

cair da Terra em cair da Terra em

rotaçãorotação

Movimento da LuaMovimento da Lua

ParalaxeParalaxe

Paralaxe de MarteParalaxe de Marte

Paralaxe EstelarParalaxe Estelar

A mecânica de GalileuA mecânica de Galileu

Iniciou bases de uma nova mecânica que Iniciou bases de uma nova mecânica que substituiu a Aristotélicasubstituiu a Aristotélica

Lei circular da inércia, movimento circular Lei circular da inércia, movimento circular uniformeuniforme

Defesa de Copérnico: argumento da TorreDefesa de Copérnico: argumento da Torre

NewtonNewton (1643-1727)(1643-1727)

Força como causa dos movimentosForça como causa dos movimentos

Inércia linearInércia linear

GravitaçãoGravitação

Explicou porque corpos não caem da TerraExplicou porque corpos não caem da Terra

Unificação da física celeste e terrestreUnificação da física celeste e terrestre

Limitações do FalsificacionismoLimitações do Falsificacionismo

A aceitação de teorias é sempre tentativa, mas a A aceitação de teorias é sempre tentativa, mas a rejeição de teorias pode ser decisivarejeição de teorias pode ser decisiva

Proposições de observação são falíveis. Num Proposições de observação são falíveis. Num choque entre teoria e observação, a observação choque entre teoria e observação, a observação pode estar erradapode estar errada

Ex: fases de Vênus e Copérnico, Lua no horizonteEx: fases de Vênus e Copérnico, Lua no horizonte

Inadequação histórica: muitas teorias boas teriam Inadequação histórica: muitas teorias boas teriam sido descartadas no começosido descartadas no começo

Ex: Copérnico, NewtonEx: Copérnico, Newton

Filosofia da CiênciaFilosofia da Ciência

Visão do senso comum da ciência é ingênuaVisão do senso comum da ciência é ingênua Importância da história no ensinoImportância da história no ensinoEnsino só trata das teorias "vencedoras", dando uma

visão errada sobre a natureza da ciência.

Filósofos contemporâneosFilósofos contemporâneos Thomas KuhnThomas Kuhn LakatosLakatos FeyerabendFeyerabend

ReferênciasReferências

Chalmers, A. F., O que é ciência afinal? Chalmers, A. F., O que é ciência afinal?

Jennings, B. K., On the Nature of Science Jennings, B. K., On the Nature of Science ((http://arxiv.org/PS_cache/physics/pdf/0607/0607241.pdfhttp://arxiv.org/PS_cache/physics/pdf/0607/0607241.pdf))

AgradecimentosAgradecimentos

Adalberto e Eder (antigos monitores)Adalberto e Eder (antigos monitores)

Profa. CibelleProfa. Cibelle

Prof. DjalmaProf. Djalma

EXTRASEXTRAS

Teorias não podem ser falsificadasTeorias não podem ser falsificadas

Complexidade das situações de teste reaisComplexidade das situações de teste reais

Previsão de uma teoria envolve muitas Previsão de uma teoria envolve muitas premissaspremissas

Caso a previsão se revele falsa, não é fácil Caso a previsão se revele falsa, não é fácil descobrir qual das premissas é falsa.descobrir qual das premissas é falsa.

CeticismoCeticismo Hume adotou uma postura cética: já que a Hume adotou uma postura cética: já que a

indução não pode ser justificada, então a indução não pode ser justificada, então a ciência não pode ser justificada racionalmente.ciência não pode ser justificada racionalmente.

Crenças em leis e teorias são hábitos Crenças em leis e teorias são hábitos psicológicos adquiridos pelas observações psicológicos adquiridos pelas observações repetidasrepetidas

Indutivistas modernosIndutivistas modernos Não são adeptos de que a ciência começa com Não são adeptos de que a ciência começa com

a observaçãoa observação Indução serve para justificar ou avaliar métodos Indução serve para justificar ou avaliar métodos

científicoscientíficos Criação de teorias envolve inspiração, acidentes Criação de teorias envolve inspiração, acidentes

ou mesmo séries de observações e cálculos. ou mesmo séries de observações e cálculos. Ex: maçã de Newton, raios X e KeplerEx: maçã de Newton, raios X e Kepler

Atos criativos que desafiam a lógica, estariam Atos criativos que desafiam a lógica, estariam fora do escopo da filosofia da ciênciafora do escopo da filosofia da ciência

Falsificabilidade como critérioFalsificabilidade como critério

Hipóteses científicas devem ser falsificáveis para Hipóteses científicas devem ser falsificáveis para serem científicas serem científicas

Ex: Ex: Ou está chovendo ou não está. Ou está chovendo ou não está. Todos os pontos pontos num círculo euclidiano são Todos os pontos pontos num círculo euclidiano são

equidistantes do centro. equidistantes do centro. A sorte é possível na especulação esportiva.A sorte é possível na especulação esportiva. Teoria da história de Marx, psicologia de Freud e AdlerTeoria da história de Marx, psicologia de Freud e Adler

Quanto mais falsificável uma teoria, melhor ela éQuanto mais falsificável uma teoria, melhor ela é

Falsificacionismo e progressoFalsificacionismo e progresso A ciência progride por tentativa e erro. A ciência progride por tentativa e erro. Não se pode dizer que uma teoria é verdadeira, Não se pode dizer que uma teoria é verdadeira,

mas sim que é a melhor possível mas sim que é a melhor possível

Comparação entre hipóteses: hipótese deve ser Comparação entre hipóteses: hipótese deve ser mais falsificável que a que ela quer substituirmais falsificável que a que ela quer substituir

Avanços significativos:Avanços significativos: “ “Confirmação” de conjecturas audaciosasConfirmação” de conjecturas audaciosas Falsificação de conjecturas cautelosasFalsificação de conjecturas cautelosas Ex: Netuno, sólidos de KeplerEx: Netuno, sólidos de Kepler

Teorias não podem ser falsificadasTeorias não podem ser falsificadas

Complexidade das situações de teste reaisComplexidade das situações de teste reais

Previsão de uma teoria envolve muitas Previsão de uma teoria envolve muitas premissaspremissas

Caso a previsão se revele falsa, não é fácil Caso a previsão se revele falsa, não é fácil descobrir qual das premissas é falsa.descobrir qual das premissas é falsa.

Ex: Netuno, Tycho Brahe e a paralaxeEx: Netuno, Tycho Brahe e a paralaxe

Um exemploUm exemplo

LakatosLakatos É observado um desvio na órbita prevista pelas É observado um desvio na órbita prevista pelas

leis de Newton de um planeta pleis de Newton de um planeta p Hipótese: existe um planeta desconhecido p´, Hipótese: existe um planeta desconhecido p´,

que é pequeno demais para ser observadoque é pequeno demais para ser observado Contrução de telescópio mais avançadoContrução de telescópio mais avançado Hipótese 2: nuvem de gás e poeiraHipótese 2: nuvem de gás e poeira Construção de satéliteConstrução de satélite Hipótese 3: Campo eletromagnéticoHipótese 3: Campo eletromagnético

Thomas Kuhn Thomas Kuhn (1929-1996)(1929-1996)

Tanto indutivismo quanto falsificacionismo são Tanto indutivismo quanto falsificacionismo são inadequados em bases históricas inadequados em bases históricas

Formado em Física, mas passou a estudar filosofia e Formado em Física, mas passou a estudar filosofia e história da ciênciahistória da ciência

Segunda Guerra Mundial: desprezo pelas ciências Segunda Guerra Mundial: desprezo pelas ciências humanashumanas

Progresso da ciênciaProgresso da ciência

Pré-ciência

Ciência normal

Nova criseCrise-revolução

Nova ciência normal

Paradigma: suposições teóricas gerais e leis e técnicas adotas por uma comunidade científica específicaEx: Mecânica newtoniana, ótica de ondas, química analítica

Ciência normal: cientistas que trabalham dentro do paradigma

Crise: quando falsificações fogem do controle

O método científicoO método científico ObservaçãoObservação Experimentos controlados, manipulação da Experimentos controlados, manipulação da

naturezanatureza Observações dependem da teoriaObservações dependem da teoria

ModelosModelos Construção teórica usada para descrever ou Construção teórica usada para descrever ou

prever observaçõesprever observações Ex: MapaEx: Mapa

Modelos não devem ser razoáveisModelos não devem ser razoáveis Ex: Ação à distância de Newton, Mecânica QuânticaEx: Ação à distância de Newton, Mecânica Quântica

Poder de previsãoPoder de previsão Habilidade de um modelo em descrever Habilidade de um modelo em descrever

observações passadas e prever observações observações passadas e prever observações futurasfuturas

Ao invés de falsificabilidade, modelos devem ter Ao invés de falsificabilidade, modelos devem ter maior conteúdo de informaçãomaior conteúdo de informação

Quanto maior o poder de previsão, mais precisa Quanto maior o poder de previsão, mais precisa é a teoriaé a teoria

Teorias anteriores passam a ter um limite de Teorias anteriores passam a ter um limite de validadevalidade

Ex: Relatividade, Mecânica QuânticaEx: Relatividade, Mecânica Quântica Uma única falsa previsão não arruína um Uma única falsa previsão não arruína um

modelomodelo Ex: Dayton MillerEx: Dayton Miller

Errar é humano, controlar erros, Errar é humano, controlar erros, ciênciaciência

Medidas sem estimativa de erro têm pouca Medidas sem estimativa de erro têm pouca validadevalidade

Por vezes, resultados extraordinários estão Por vezes, resultados extraordinários estão erradoserrados

Não cabe a comunidade científica encontrar os Não cabe a comunidade científica encontrar os erros de uma nova teoria proposta, mas sim aos erros de uma nova teoria proposta, mas sim aos cientistas que a apresentaram provarem sua cientistas que a apresentaram provarem sua validade.validade.

Ao contrario da justiça, na ciência, todos são Ao contrario da justiça, na ciência, todos são “culpados” até que se prove o contrário“culpados” até que se prove o contrário

Como controlar os erros?Como controlar os erros?

Primeiramente, tanto observações como Primeiramente, tanto observações como os modelos devem ser cuidadosamente os modelos devem ser cuidadosamente construídos e testadosconstruídos e testados

Muitos erros surgem pela inconsistência Muitos erros surgem pela inconsistência dos modelos ou previsões erroneamente dos modelos ou previsões erroneamente calculadascalculadas

Deve atentar-se a toda fonte de erroDeve atentar-se a toda fonte de erro

ReprodutibilidadeReprodutibilidade

O experimento deve ser reprodutível: O experimento deve ser reprodutível: pesquisadores independentes devem ser pesquisadores independentes devem ser capaz de reproduzirem os mesmos capaz de reproduzirem os mesmos resultados experimentais, dadas as resultados experimentais, dadas as mesmas condições de observação.mesmas condições de observação.

Uma medida irreprodutível muito Uma medida irreprodutível muito provavelmente está erradaprovavelmente está errada

Medidas inesperadas, mas reprodutíveis, Medidas inesperadas, mas reprodutíveis, provavelmente estão corretas provavelmente estão corretas

Em contrapartida, novas tentativas devem ser o Em contrapartida, novas tentativas devem ser o mais diferente o possível do experimento mais diferente o possível do experimento original na tentativa de eliminar fontes comuns original na tentativa de eliminar fontes comuns de errode erro

A reprodutibilidade não implica que eventos A reprodutibilidade não implica que eventos irreprodutíveis não possam ser cientificamente irreprodutíveis não possam ser cientificamente estudadosestudados

Ex: A ciência não precisa esperar um novo avião Ex: A ciência não precisa esperar um novo avião cair para estudar as causas de queda de aviõescair para estudar as causas de queda de aviões

RevisãoRevisão Uma outra forma de encontrar erros em um Uma outra forma de encontrar erros em um

experimento é através da exposição de seus experimento é através da exposição de seus resultados à outras pessoasresultados à outras pessoas

Ex: Conversas informais com colegas, revisores Ex: Conversas informais com colegas, revisores de paper, etc...de paper, etc...

Artigos publicados em grandes revistas muito Artigos publicados em grandes revistas muito provavelmente estão corretos não provavelmente estão corretos não necessariamente pelo prestígio do autor, mas necessariamente pelo prestígio do autor, mas sim porque fora revisado por vários cientistas sim porque fora revisado por vários cientistas

A propriedade intelectual muitas vezes é inimiga A propriedade intelectual muitas vezes é inimiga do progresso científicodo progresso científico

Cemitério de modelos ultrapassadosCemitério de modelos ultrapassados

A relatividade do errado: antigos modelos A relatividade do errado: antigos modelos não são completamente descartados não são completamente descartados

Novos modelos se reduzem aos antigos Novos modelos se reduzem aos antigos para um regime restrito de observações. para um regime restrito de observações. Todos são úteis em um contexto Todos são úteis em um contexto apropriadoapropriado

Ex: modelo plano da Terra, mecânica Ex: modelo plano da Terra, mecânica newtoniana, etc...newtoniana, etc...

A ciência é a arte da aproximação A ciência é a arte da aproximação apropriadaapropriada

Revoluções científicasRevoluções científicas

Thomas Kuhn: defendeu dois tipos de Thomas Kuhn: defendeu dois tipos de ciência – ciência normal e extraordináriaciência – ciência normal e extraordinária

Ciência normal: pesquisa dentro dos Ciência normal: pesquisa dentro dos paradigmas, conflito com paradigmas paradigmas, conflito com paradigmas subsidiáriossubsidiários

Ciência extraordinária: transposição dos Ciência extraordinária: transposição dos paradigmas vigentes principaisparadigmas vigentes principais

Quando há revolução científica, o novo Quando há revolução científica, o novo modelo expande as fronteiras da predição modelo expande as fronteiras da predição e observaçãoe observaçãoEx: Mecânica quântica, Equações de Ex: Mecânica quântica, Equações de MaxwellMaxwell

Geralmente essas revoluções ocorrem Geralmente essas revoluções ocorrem quando o modelo passa a ser testado em quando o modelo passa a ser testado em uma área até então inexploradauma área até então inexplorada

Novo modelo deve ser válido também no Novo modelo deve ser válido também no regime do primeiroregime do primeiro

Equivalência científicaEquivalência científica

Modelos científicos são testados quanto a sua Modelos científicos são testados quanto a sua capacidade de descrever e prever fenômenos. capacidade de descrever e prever fenômenos. Dois modelos que apresentem o mesmo Dois modelos que apresentem o mesmo resultados para todas as observações são resultados para todas as observações são cientificamente equivalentescientificamente equivalentes

Ex: Transformações unitárias na mecânica Ex: Transformações unitárias na mecânica quântica, transformações canônicas na quântica, transformações canônicas na mecânica clássicamecânica clássica

Modelo mais simples com menor número de Modelo mais simples com menor número de suposições prevalecesuposições prevalece

Equivalência efetivaEquivalência efetiva

Modelos distintos podem apresentar Modelos distintos podem apresentar equivalência para uma serie de equivalência para uma serie de observaçõesobservações

Ex: Relatividade e mecânica clássica para Ex: Relatividade e mecânica clássica para corpos com baixas velocidades, Mecânica corpos com baixas velocidades, Mecânica quântica e clássica para órbitas quântica e clássica para órbitas planetáriasplanetárias

ConclusãoConclusão

O método científico é baseado na observação e O método científico é baseado na observação e construção de modelosconstrução de modelos

Observações devem ser feitas cuidadosamente Observações devem ser feitas cuidadosamente e devem ser reprodutíveise devem ser reprodutíveis

Deve-se controlar os errosDeve-se controlar os erros O modelo deve ser o mais abrangente e simples O modelo deve ser o mais abrangente e simples

possívelpossível Novos modelos ampliam o poder preditivo sem Novos modelos ampliam o poder preditivo sem

invalidar o modelo anteriorinvalidar o modelo anterior