A natureza da
ciência
Alexandre Bagdonas Henrique
Objetivos
Através de exemplos da História da Astronomia,
discutir a nossa visão da ciência


Senso comum da ciência
Grécia antiga
 Galileu
 Francis Bacon: Indução
 David Hume: Críticas à indução
 Karl Popper: Falsificacionismo
 A Revolução Copernicana
 Filósofos contemporâneos
Senso comum da ciência

Conhecimento científico é provado

Teorias são derivadas rigorosamente dos dados
experimentais, obtidas através de informações
sensoriais

Ciência é objetiva, e, portanto, confiável
Grécia antiga

Conhecimento obtido pelas observações não é
confiável
 Muito progresso em filosofia e matemática, mas
avanço reduzido em ciências empíricas
 Filosofia de Aristóteles (séc.IV ac) ainda é estudada,
mas sua Física é pouco conhecida
Aristóteles
(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 Empédocles
Proporções dos
elementos
determinam
propriedades das
substâncias
Movimentos além
dos naturais
pressupõem uma
causa
Duas físicas
Região sublunar
Mudança, criação e
destruição
Da Terra até a órbita
da Lua
Região sobrelunar
Caráter ordenado e regular
•Éter: meio com propensão natural a
mover-se ao redor do centro do
universo em círculos perfeitos
Estrelas são o limite
externo do universo:
inexistência de espaços
vazios
Universo aristotélico
Neste sistema,
tudo gira em
torno da Terra
Ptolomeu (séc. II dC)
 Sistema
astronômico Geocêntrico
Lua
Estrelas
Fixas
Terra Vênus Sol
Marte
Geocentrismo
 Epiciclos
 Visão
de mundo dominante nos próximos
séculos
Copérnico (1473-1543)
 Sistema
Heliocêntrico
Galileu (1564-1642)
 Mudança
de atitude ao fazer ciência
baseando-se em observações
 Aceita-se
os dados experimentais como
verdade, então se constrói uma teoria que os
explique
 Telescópio:
embate entre escritos
aristotélicos e a Bíblia e as observações
Observações de Galileu
 Fases


de Vênus
Luas de Júpiter
Crateras na Lua
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
Polêmica
Por que observação com telescópio é preferível
a olho nu?
 Teoria óptica: Kepler (contemporâneo), que
projetou sistema astronômico

Apontar para objetos terrestres

Desenho de Galileu contém crateras
inexistentes
Francis Bacon (1561-1626)

Formulou princípios da indução científica

Desde então sua teoria vem sendo modificada e
aperfeiçoada

Ainda hoje há filósofos indutivistas
Indutivismo

Observação com órgãos dos sentidos normais, é
registro fiel, isento de preconceitos
 Observações geram afirmações singulares
Ex: Uma pedra caiu no chão quando solta

A ciência é feita de afirmações universais
Ex: Existe uma força de atração entre todos os corpos
materiais.

Indução: Obtenção, a partir de uma série finita de
proposições de observação, de uma lei universal
Indução

Número de observações deve ser grande

Observações devem ser repetidas sob uma
ampla variedade de condições

Nenhuma observação deve conflitar com a lei
universal
Ex: barra metálica aquecida
LEIS E TEORIAS
Dedução
Indução
FATOS ADQUIRIDOS
PELA OBSERVAÇÃO
Ex: Newton e a maçã
PREVISÕES E
EXPLICAÇÕES
Críticas ao Indutivismo

David Hume (1711-1776)
Como justificar o princípio da indução?

Lógica?
É possível chegar a uma conclusão falsa obtida
indutivamente a partir de premissas verdadeiras
Ex: Todos os corvos são pretos

Experiência?
Trata-se de uma argumentação circular
Mais críticas ao Indutivismo

Ciência começa com observação

Observação é uma base segura
Observações imparciais
Observações
dependem da
experiência,
formação cultural,
expectativas, etc.
do observador
Dependência da teoria

Proposições de observação pressupõem
teorias, e podem ser falsas

Quanto mais rigoroso for o teste de uma
proposição, mais teoria é necessária
Ex: Giz
Falsificacionismo

Karl Popper (1902-1994).

Observações são orientadas pela teoria

Teorias não podem ser provadas, são apenas tentativas.

Uma vez propostas, as teorias devem ser testadas pelas
observações, podendo ser falsificáveis

Quanto mais falsificável uma teoria, melhor ela é

Base lógica: é possível deduzir a partir de
proposições singulares, que uma teoria é falsa
Ex: Um corvo que não era preto foi visto.
Logo, nem todos os corvos são pretos

Modificações “ad hoc”
Acréscimos de postulados para proteger teorias
de falsificações potenciais que não tenham
conseqüências testáveis devem ser eliminados
Ex: Galileu vs. Aristóteles, crateras da Lua
A revolução copernicana
Argumentos a favor:
 Planetas interiores sempre próximos ao Sol
Laçadas planetárias
Geocêntrico
Laçadas planetárias
Heliocêntrico
Argumentos contrários

Corpos jogados de cima
de uma torre

Corpos deveriam
cair da Terra em
rotação

Movimento da Lua
Paralaxe
Paralaxe de Marte
Paralaxe Estelar
A mecânica de Galileu

Iniciou bases de uma nova mecânica que
substituiu a Aristotélica

Lei circular da inércia, movimento circular
uniforme

Defesa de Copérnico: argumento da Torre
Newton (1643-1727)

Força como causa dos movimentos

Inércia linear

Gravitação
Explicou porque corpos não caem da Terra

Unificação da física celeste e terrestre
Limitações do Falsificacionismo

A aceitação de teorias é sempre tentativa, mas a
rejeição de teorias pode ser decisiva

Proposições de observação são falíveis. Num
choque entre teoria e observação, a observação
pode estar errada
Ex: fases de Vênus e Copérnico, Lua no horizonte

Inadequação histórica: muitas teorias boas
teriam sido descartadas no começo
Ex: Copérnico, Newton
Filosofia da Ciência

Visão do senso comum da ciência é ingênua
 Importância da história no ensino
Ensino só trata das teorias "vencedoras", dando
uma visão errada sobre a natureza da ciência.
Filósofos contemporâneos
 Thomas Kuhn
 Lakatos
 Feyerabend

Referências
Chalmers, A. F., O que é ciência afinal?
Jennings, B. K., On the Nature of Science
(http://arxiv.org/PS_cache/physics/pdf/0607/0607241.pdf)

Agradecimentos
Adalberto e Eder (antigos monitores)
Profa. Cibelle
Prof. Djalma
EXTRAS
Teorias não podem ser falsificadas
Complexidade das situações de teste reais

Previsão de uma teoria envolve muitas
premissas

Caso a previsão se revele falsa, não é fácil
descobrir qual das premissas é falsa.
Ceticismo

Hume adotou uma postura cética: já que a
indução não pode ser justificada, então a
ciência não pode ser justificada racionalmente.

Crenças em leis e teorias são hábitos
psicológicos adquiridos pelas observações
repetidas
Indutivistas modernos

Não são adeptos de que a ciência começa com
a observação
 Indução serve para justificar ou avaliar métodos
científicos
 Criação de teorias envolve inspiração, acidentes
ou mesmo séries de observações e cálculos.
Ex: maçã de Newton, raios X e Kepler

Atos criativos que desafiam a lógica, estariam
fora do escopo da filosofia da ciência
Falsificabilidade como critério

Hipóteses científicas devem ser falsificáveis para
serem científicas
Ex:
Ou está chovendo ou não está.
Todos os pontos pontos num círculo euclidiano são
equidistantes do centro.
A sorte é possível na especulação esportiva.
Teoria da história de Marx, psicologia de Freud e Adler

Quanto mais falsificável uma teoria, melhor ela é
Falsificacionismo e progresso

A ciência progride por tentativa e erro.
Não se pode dizer que uma teoria é verdadeira,
mas sim que é a melhor possível

Comparação entre hipóteses: hipótese deve ser
mais falsificável que a que ela quer substituir

Avanços significativos:
“Confirmação” de conjecturas audaciosas
Falsificação de conjecturas cautelosas
Ex: Netuno, sólidos de Kepler
Teorias não podem ser falsificadas
Complexidade das situações de teste reais

Previsão de uma teoria envolve muitas
premissas

Caso a previsão se revele falsa, não é fácil
descobrir qual das premissas é falsa.
Ex: Netuno, Tycho Brahe e a paralaxe
Um exemplo
Lakatos
 É observado um desvio na órbita prevista pelas
leis de Newton de um planeta p
 Hipótese: existe um planeta desconhecido p´,
que é pequeno demais para ser observado
 Contrução de telescópio mais avançado
 Hipótese 2: nuvem de gás e poeira
 Construção de satélite
 Hipótese 3: Campo eletromagnético
Thomas Kuhn (1929-1996)

Tanto indutivismo quanto falsificacionismo são
inadequados em bases históricas

Formado em Física, mas passou a estudar filosofia e
história da ciência

Segunda Guerra Mundial: desprezo pelas ciências
humanas
Progresso da ciência
Pré-ciência
Ciência normal
Crise-revolução
Nova crise
Nova ciência normal
Paradigma: suposições teóricas gerais e leis e técnicas
adotas por uma comunidade científica específica
Ex: Mecânica newtoniana, ótica de ondas, química analítica
Ciência normal: cientistas que trabalham dentro do
paradigma
Crise: quando falsificações fogem do controle
O método científico

Observação
Experimentos controlados, manipulação da
natureza
Observações dependem da teoria

Modelos
Construção teórica usada para descrever ou
prever observações
Ex: Mapa
Modelos não devem ser razoáveis
Ex: Ação à distância de Newton, Mecânica Quântica
Poder de previsão

Habilidade de um modelo em descrever
observações passadas e prever observações
futuras
 Ao invés de falsificabilidade, modelos devem ter
maior conteúdo de informação
 Quanto maior o poder de previsão, mais precisa
é a teoria
 Teorias anteriores passam a ter um limite de
validade
Ex: Relatividade, Mecânica Quântica

Uma única falsa previsão não arruína um
modelo
Ex: Dayton Miller
Errar é humano, controlar erros,
ciência

Medidas sem estimativa de erro têm pouca
validade
 Por vezes, resultados extraordinários estão
errados
 Não cabe a comunidade científica encontrar os
erros de uma nova teoria proposta, mas sim aos
cientistas que a apresentaram provarem sua
validade.
 Ao contrario da justiça, na ciência, todos são
“culpados” até que se prove o contrário
Como controlar os erros?
 Primeiramente,
tanto observações como
os modelos devem ser cuidadosamente
construídos e testados
 Muitos erros surgem pela inconsistência
dos modelos ou previsões erroneamente
calculadas
 Deve atentar-se a toda fonte de erro
Reprodutibilidade
O
experimento deve ser reprodutível:
pesquisadores independentes devem ser
capaz de reproduzirem os mesmos
resultados experimentais, dadas as
mesmas condições de observação.
 Uma medida irreprodutível muito
provavelmente está errada
 Medidas inesperadas, mas reprodutíveis,
provavelmente estão corretas

Em contrapartida, novas tentativas devem ser o
mais diferente o possível do experimento
original na tentativa de eliminar fontes comuns
de erro
 A reprodutibilidade não implica que eventos
irreprodutíveis não possam ser cientificamente
estudados
Ex: A ciência não precisa esperar um novo avião
cair para estudar as causas de queda de aviões
Revisão

Uma outra forma de encontrar erros em um
experimento é através da exposição de seus
resultados à outras pessoas
Ex: Conversas informais com colegas, revisores
de paper, etc...
 Artigos publicados em grandes revistas muito
provavelmente estão corretos não
necessariamente pelo prestígio do autor, mas
sim porque fora revisado por vários cientistas
 A propriedade intelectual muitas vezes é inimiga
do progresso científico
Cemitério de modelos ultrapassados
 A relatividade
do errado: antigos modelos
não são completamente descartados
 Novos modelos se reduzem aos antigos
para um regime restrito de observações.
Todos são úteis em um contexto
apropriado
Ex: modelo plano da Terra, mecânica
newtoniana, etc...
 A ciência é a arte da aproximação
apropriada
Revoluções científicas
 Thomas
Kuhn: defendeu dois tipos de
ciência – ciência normal e extraordinária
 Ciência normal: pesquisa dentro dos
paradigmas, conflito com paradigmas
subsidiários
 Ciência extraordinária: transposição dos
paradigmas vigentes principais
 Quando
há revolução científica, o novo
modelo expande as fronteiras da predição
e observação
Ex: Mecânica quântica, Equações de
Maxwell
 Geralmente essas revoluções ocorrem
quando o modelo passa a ser testado em
uma área até então inexplorada
 Novo modelo deve ser válido também no
regime do primeiro
Equivalência científica

Modelos científicos são testados quanto a sua
capacidade de descrever e prever fenômenos.
Dois modelos que apresentem o mesmo
resultados para todas as observações são
cientificamente equivalentes
Ex: Transformações unitárias na mecânica
quântica, transformações canônicas na
mecânica clássica
 Modelo mais simples com menor número de
suposições prevalece
Equivalência efetiva
 Modelos
distintos podem apresentar
equivalência para uma serie de
observações
Ex: Relatividade e mecânica clássica para
corpos com baixas velocidades, Mecânica
quântica e clássica para órbitas
planetárias
Conclusão





O método científico é baseado na observação e
construção de modelos
Observações devem ser feitas cuidadosamente
e devem ser reprodutíveis
Deve-se controlar os erros
O modelo deve ser o mais abrangente e simples
possível
Novos modelos ampliam o poder preditivo sem
invalidar o modelo anterior