Teoria do Conhecimento e Filosofia da Ciência I – Osvaldo Pessoa Jr. – 2014
Capítulo XVII
Newton e o Paradigma das Forças à Distância
1. Isaac Newton e a Força à Distância
O trabalho de Isaac Newton (1642-1727) pode ser visto, por um lado, como a
culminação da tradição de pesquisa da filosofia mecânica, ao enunciar suas três leis da
mecânica (princípio de inércia, definição de força e princípio de ação e reação). No entanto,
especialmente em seu estudo da lei de atração gravitacional, introduziu a concepção de uma
força que age à distância, e renunciou (pelo menos em alguns trechos do Principia) à busca de
uma explicação mecânica para esta atração. Ao fazer isso, injetou no programa mecanicista um
elemento da tradição do naturalismo renascentista. No entanto, aos seus olhos, Newton via um
completamento da tradição mecânica, juntando o conceito de força aos de matéria e movimento.
Em sua juventude, Newton era partidário da concepção mecânica de Descartes,
Gassendi, Hobbes e Boyle, adotando a versão atomista. No período 1664-66, estudou a
mecânica de Descartes e Huygens, assimilando o princípio de inércia (cada corpo persevera
em seu estado de movimento, a não ser que seja interrompido por uma causa externa – o que
se tronaria sua 1ª lei) e as leis do choque entre corpos. A noção de “força”, “a potência de uma
causa”, seguia a filosofia mecânica e era concebida como uma pressão de um corpo sobre
outro, estando restrita a choques entre corpos. Desses autores, herdou a noção de que a força
exercida por um corpo em outro, durante um choque, é igual à força recebida (o que acabaria
se tornando sua 3ª lei). Passou a estudar os movimentos circulares, imaginando uma bola que
está presa em uma arena circular, e se move chocando-se constantemente com as paredes da
arena. Derivou uma expressão para a força “centrífuga” (também estudada por Huygens), que
descreve o movimento de fuga em relação ao centro (e não uma atração). Juntou este
resultado com a 3a lei de Kepler (que relaciona os períodos e os raios médios das órbitas dos
planetas), e encontrou uma força que decresce com a distância de acordo com 1/r2. Este
resultado, porém, era aproximado, e Newton não tinha ainda a noção de uma força de atração.
Ao finalizar esses estudos, em 1666, Newton abandonou a mecânica e foi trabalhar com
matemática e com óptica. Em 1675, após realizar importantes pesquisas em óptica, esboçou
uma visão de mundo que seguia Descartes em sua concepção de que a gravidade podia ser
explicada a partir do movimento das partículas do éter, que ocuparia todo o espaço. No entanto,
adotava um princípio secreto de “sociabilidade” para explicar algumas reações químicas.
Em 1679, recebeu um convite de Robert Hooke (1635-1703) para reexaminar o
problema dos movimentos planetários. Newton não queria novamente “apertar as mãos da
filosofia”, mas mesmo assim voltou à questão e formulou um problema. Um corpo lançado de
uma torre não cai para oeste, como argumentara Galileo, porque, por inércia, ele compartilha
do movimento da Terra. No entanto, raciocinou Newton, este corpo que está acima da
superfície da Terra, na torre, tem uma velocidade tangencial levemente maior que a da
superfície da Terra, pois está mais afastado do centro da Terra. Assim, este corpo deve cair para
leste! O problema era descobrir qual seria o tipo de movimento deste corpo em queda. Em sua
solução do problema, Newton cometeu um erro, apontado por Hooke.
Hooke então lhe sugeriu usar uma lei de atração com uma força proporcional a 1/r2.
Com essa sugestão, Newton conseguiu dar um passo adiante, e passou a ter uma concepção
mais adequada do problema. No entanto, teve uma crise emocional e acabou abandonando as
pesquisas, recuperando-se ao longo de cinco anos. Finalmente, em 1684, o astrônomo
Edmund Halley visitou Newton, perguntando ao exímio matemático qual seria a trajetória de
um corpo orbitando com uma força de atração proporcional a 1/r2, ao que Newton respondeu
que seria uma elipse, conforme tinha calculado cinco anos antes para o problema de Hooke.
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Cap. XVII – Newton e o Paradigma das Forças à Distância
As peças então se encaixaram, e Newton retomou seu trabalho em mecânica, recebendo
estímulo e auxílio financeiro de Halley. Disso resultou a publicação da grandiosa obra
Philosophiae naturalis principia mathematica (Princípios naturais da filosofia natural, 1687).
Hooke acusaria Newton de ter lhe roubado a idéia da lei de atração gravitacional, sem
lhe dar os créditos devidos. Na verdade, a obra de Newton foi muito além da proposta desta
idéia, e envolveu toda uma fundamentação matemática e física rigorosa. No entanto, o papel
heurístico de Hooke não pode ser negado, fazendo com que Newton enfocasse o problema de
maneira correta, concentrando-se nas atrações centrais e não nas tendências centrífugas. Foi
Hooke quem decompôs o movimento circular num componente tangencial e em outro central.
O Livro I do Principia não fala em gravitação, mas apresenta os princípios gerais da
mecânica, com definições básicas como a de “massa” e as suas três leis. A 2a lei não foi
formulada para forças constantes, o que resultaria na expressão F = m⋅a (introduzida
posteriormente por Euler; o negrito indica o conceito matemático “vetor”, implícito na
formulação de Newton), mas para as forças que atuam durante choques, que resultam numa
variação finita de quantidade de movimento m⋅v, ou seja, F = ∆(m⋅v), que se aproxima da
forma moderna F = d/dt (m⋅v). Com suas três leis e com a noção de força central, Newton
derivou as três leis de Kepler. No livro II, considera sistemas com fluidos, e critica a
concepção cartesiana de vórtices para o sistema solar. No livro III, aplica sua teoria para a
descrição detalhada do sistema solar, mostrando que a lei da gravitação é a mesma para as
luas de Júpiter, para os planetas em torno do Sol e para uma maçã caindo na superfície da
Terra. Enunciou então a lei da gravitação universal.
Figura XVII.1. Diagrama apresentado
nos Principia de Newton, mostrando as
trajetórias do lançamento horizontal de
um projétil de cima de uma montanha,
com diferentes velocidades iniciais. Para
velocidades baixas, a trajetória é
praticamente uma parábola (na verdade,
um trecho de elipse), mas à medida que
a velocidade aumenta, a queda do corpo
se transforma em uma órbita circular.
Isso reflete o fato de que a queda de uma
maçã e a órbita lunar têm a mesma
natureza.
Outra obra importante de Newton foi seu Opticks (1704). Nesta, estendeu sua
concepção, de que existem forças que atuam à distância entre todos os corpos, para todas as
partículas, inclusive átomos e partículas de luz. Tais forças poderiam ser de atração, o que
explica a coesão dos corpos e a capilaridade, e também de repulsão, como na expansão dos
gases. O magnetismo seria outro exemplo importante de forças atuando à distância. Reações
químicas também poderiam ser explicadas por meio da atração e repulsão no nível
microscópico. Essa concepção gerou críticas, de que ele estaria retornando ao ocultismo do
naturalismo renascentista, mas ela seria extremamente influente.
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Cap. XVII – Newton e o Paradigma das Forças à Distância
Descrevemos abaixo a estrutura da chamada mecânica newtoniana, que é uma teoria
geral que se aplica à teoria da gravitação (onde F = –Gm1m2/r2), à teoria das molas e pêndulos
(F = –kx), à eletrostática (F = ke1e2/r2), etc. Assim, a 2a lei de Newton não é propriamente
uma lei, mas um “esquema de lei” (uma lei para gerar leis de movimento). Salientamos
também uma das definições da teoria, de “massa”, que pressupõe a noção de densidade.
MECÂNICA NEWTONIANA
Tipo de teoria: Teoria matemática (com transições de estado).
Teoria geral, geradora de teorias físicas.
Escopo: Toda a matéria.
Tradição de pesquisa: Filosofia Mecânica, com a incorporação do conceito de força.
Definições:
– Massa: Medida da matéria, dada pela razão da densidade e do volume ocupado.
Teses teóricas centrais:
– Lei de Inércia: Corpos se mantêm em repouso ou movimento retilíneo uniforme
enquanto não atuar uma força resultante externa (Descartes).
– Lei da força (2a lei): F = m⋅a, ou F = d/dt (m⋅v).
– Lei de Ação e Reação: Se um corpo exercer uma força em outro, ele por sua vez
sofre o efeito de uma força de igual intensidade e sentido contrário.
Teses teóricas periféricas (algumas):
– Lei da Gravidade Universal: A mecânica newtoniana descreve o fenômeno da
gravitação, supondo uma força da forma F = –Gm1m2/r2 na direção de r.
– Espaço Absoluto: Existe um referencial inercial absoluto, que pré-existe à matéria.
Teses empíricas (algumas):
– Leis de Kepler
Metodologia (alguns aspectos):
– Cálculo Diferencial e Integral: Teoria matemática que é essencial para a teoria.
– Descritivismo: Hipóteses sobre causas últimas não são relevantes.
Problemas (alguns possíveis):
– O conceito de força não é diretamente observável, portanto não deveria ser um
conceito primitivo da teoria.
– Órbita de Mercúrio não parece obedecer à lei da gravitação universal.
Antecessores, na tradição de pesquisa:
– Descartes, Huygens, Hooke.
Opositores:
– Leibniz: espaço é um conceito relativo à matéria, não podendo ser absoluto.
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2. Hypotheses non fingo
Newton era realista ou fenomenista, com relação às forças gravitacionais?
A tradição mecanicista de Descartes e Huygens era realista (assim como o atomismo
grego), já que concebiam mecanismos envolvendo partículas invisíveis que dariam conta dos
fenômenos macroscópicos observados. Newton foi formado nesta tradição (recebendo
influências também do naturalismo animista, uma visão também realista), e assim ele tinha
uma atitude basicamente realista. Um exemplo claro de uma tese realista é sua defesa do
espaço absoluto, que veremos na próxima seção. Outro exemplo é sua tese de que a luz
consiste de partículas emitidas com diferentes velocidades.
Na segunda edição dos Principia, publicada em 1713, Newton escreveu um posfácio
intitulado “Escólio Geral”, no qual aparece o seguinte comentário:
Até hoje, entretanto, não pude descobrir a causa dessas propriedades da gravidade dos
fenômenos, e não invento hipóteses [hypotheses non fingo]; pois o que quer que não
seja deduzido dos fenômenos deve ser chamado de hipótese, e as hipóteses, sejam elas
metafísicas ou físicas, de qualidades ocultas ou mecânicas, não tem lugar na filosofia
experimental. Nessa filosofia, as proposições particulares são inferidas dos fenômenos
e, posteriormente, generalizadas por indução. [...] E, para nós, basta que a gravidade
realmente exista, e aja de acordo com as leis que explicamos, e sirva abundantemente
para esclarecer todos os movimentos dos corpos celestes e de nossos mares.84
Newton, assim, renunciava à tentativa da filosofia mecânica de fornecer as causas
mecânicas da gravidade. O que importa é a expressão matemática da lei de atração, e não uma
explicação da realidade subjacente a ela. Esta atitude é uma forma de fenomenismo (seção
XII.4), mas como ela é o resultado de uma incapacidade, por parte de Newton, de fornecer um
modelo mecânico, e não uma atitude metodológica que permeia toda a sua obra científica,
alguns autores a chamam de “instrumentalismo metodológico”. Pode-se dizer que esta atitude
pragmática estava também implícita na última obra de Galileo (1638), em que faz um
tratamento matemático da queda dos corpos, sem se preocupar com as causas últimas do
fenômeno.
A partir do séc. XIX, o hypotheses non fingo seria invocado na defesa da tese de que a
ciência não precisa se preocupar com mecanismos ocultos, que basta conhecer o estado inicial
e as condições de contorno observáveis, para daí fazer previsões utilizando as leis de
movimento da Física.
Apesar de sua atitude metodologicamente instrumentalista com relação às causas da
força gravitacional, Newton considerava que as forças existiam de fato, ou seja, era um
realista com relação à entidade “força”. No séc. XIX, Mach desenvolveria um positivismo
radical no qual o próprio conceito de força seria visto como uma mera construção mental, um
termo teórico (não observável), que buscaria definir em termos de grandezas observáveis,
como posições e acelerações.
Para finalizar, notamos que a distinção entre realismo e fenomenismo leva a uma
distinção entre dois tipos de teorias científicas (seguindo nomenclatura de Rankine, 1855,
citado por Nagel, 1961). Teorias hipotéticas (transcendentes, microscópicas) enunciam
relações entre entidades hipotéticas que não são observáveis, como os mecanismos ocultos da
filosofia mecânica ou os átomos da teoria cinética dos gases. Já as teorias abstrativas
(fenomenológicas, macroscópicas) formulam apenas relações entre propriedades observáveis,
84
NEWTON, I. ([1713] 2002), “Do Escólio Geral”, 2a ed. dos Philosophiae naturalis principia mathematica.
Traduzido na excelente coletânea de: COHEN, I.B. & WESTFALL, R.S. (orgs.), Newton: textos, antecedentes,
comentários, trad. V. Ribeiro, Ed. UERJ/Contraponto, Rio de Janeiro, pp. 154-5.
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como foi feito por Fourier, em sua teoria do calor, e pela termodinâmica. A afirmação de
Newton de que não inventaria hipóteses a respeito da natureza da lei da gravitação é própria
de uma teoria abstrativa.
3. Defesa do Espaço Absoluto
Um exemplo da atitude realista de Newton foi seu argumento no Principia a favor da
tese de que o espaço é absoluto, ou seja, que ele existe independentemente da matéria nele
contida.85 Ele imaginou um balde parcialmente cheio de água que é posto a girar, fazendo
com que a água suba pelas paredes. A tendência da água de subir as paredes do balde é um
fenômeno real, que surge como um efeito do movimento acelerado do balde. Mas em relação
a qual referencial (inercial) se dá esta aceleração?
Será que o movimento da água em relação ao balde é o responsável pela forma
paraboloide de sua superfície? Não, argumentou Newton, pois a água está em repouso em
relação ao balde em duas situações fisicamente distintas: quando ambos estão parados e
quando ambos giram juntos.
Talvez então o responsável pela água subir pela parede seja o movimento da água em
relação à matéria do restante do Universo, incluindo a Terra e as estrelas. Mas se este for o
caso, então se poderia imaginar o balde parado, com a água na horizontal, e todas as estrelas
girando em sentido contrário. Será que a água subiria pelas paredes neste caso de movimento
relativo entre balde e estrelas?
Em um manuscrito escrito em 1668, antes do Principia, Newton considerava intuitivo
que um movimento circular das estrelas em torno da Terra apenas as fariam se afastar, sem
afetar a Terra:
Da mesma forma, se Deus, com tremenda força, causasse que os céus girassem de leste
para oeste [...]. Mas alguém imaginaria que as partes da Terra buscariam se afastar do
seu centro por conta da força impressa somente nos céus? Ou não seria mais agradável à
razão que, quando uma força é impressa nos céus, estes buscassem retroceder do centro
da revolução assim causada, sendo assim os únicos corpos que se movem própria e
absolutamente?86
Portanto, não se pode considerar que a água sobe pelas lados do balde devido ao
movimento da água em relação às estrelas. Nenhum corpo material poderia fixar o referencial
em relação ao qual o efeito na água é medido. Assim, Newton concluiu que haveria um
referencial espacial imaterial, absoluto, em relação ao qual se dão todas as acelerações.
Newton completa sua discussão com outro experimento mental, a de dois globos
ligados por uma corda. Quando o sistema gira, surge uma tensão na corda. No entanto, se as
estrelas fixas girassem em torno dos globos e estes ficassem parados, não haveria tensão na
85
NEWTON ([1687] 2008), op. cit. (nota 48), pp. 49-51. Ver também o relato geral de NAGEL (1961), op. cit. (nota
22), pp. 203-14, e o relato mais pungente de ASSIS, A.K.T. (1998), Mecânica relacional, Coleção CLE 22, CLEUnicamp, pp. 45-54, 68-9, 134-43.
86
NEWTON, I. (1668), De gravitatione et aequipondio fluidorum (Sobre a gravidade e o equilíbrio dos fluidos),
manuscrito publicado postumamente em 1962, no Unpublished scientific papers of Isaac Newton, editado por A.R.
Hall & M.B. Hall, Cambridge U. Press, pp. 89-121, seguido da tradução dos editores, pp. 123-56. O trecho abaixo
está nas pp. 126-7. Estima-se que o texto foi escrito entre 1664 e 1668, e é uma crítica à mecânica de Descartes,
conforme expressa em seus Princípios de filosofia (1644), op. cit. (nota 81), parte III, § 38.
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corda, segundo a física de Newton. Assim, a tensão na corda só poderia ser explicada pela
rotação dos globos em relação ao espaço absoluto.
4. A Tese do Espaço Relativo
A primeira defesa do espaço relativo, após o trabalho de Newton, foi feita por
Gottfried Wilhelm von Leibniz (1646-1716). Ela apareceu em uma troca de cartas com o
teólogo inglês Samuel Clarke, amigo de Newton, em 1715-6. O ponto de vista do alemão se
baseia no princípio de razão suficiente, que em sua segunda carta é expresso da seguinte
maneira: “nada acontece sem uma razão pela qual ela deva ser de uma maneira ao invés de
outra”. Em sua terceira carta, Leibniz argumenta que um espaço absoluto violaria o princípio
de razão suficiente. Pois o espaço é uniforme, e se ele não contiver coisas materiais, um ponto
do espaço não irá diferir de outro ponto. Ora, se houver um espaço absoluto, quando Deus
resolveu colocar as coisas no espaço, ele não teria razão nenhuma para colocar as coisas aqui
ou acolá, ou orientadas num sentido e não em outro (mesmo mantendo a situação relativa
entre elas). Não haveria razão suficiente para a criação das coisas no mundo em uma certa
posição e não em outra. Porém, elas de fato foram criadas. Assim, o espaço absoluto não
poderia existir. O espaço seria a ordem das coexistências, ou seja, seria a própria relação
entre as coisas materiais.87
O problema do balde não foi satisfatoriamente resolvido por Leibniz. Na verdade, foi
Clarke quem vislumbrou a possibilidade de que “se um corpo existisse sozinho, seria incapaz
de movimento, ou [...] as partes de um corpo que circula (ao redor do Sol, p. ex.) perderiam a
força centrífuga que nasce de seu movimento circular, se toda a matéria exterior que as cerca
fosse aniquilada” (in ASSIS, p. 113). Note-se também que Leibniz não percebeu que sua teoria
relacional do espaço e tempo deveria entrar em contradição com sua noção de que a energia
cinética (vis viva) teria um valor absoluto.
Outro filósofo que defendeu o espaço relativo foi o bispo irlandês George Berkeley
(1685-1753), que na sua obra De motu (1721) afirmou que “seria suficiente, para determinar o
movimento e o repouso verdadeiros [...], considerar o espaço relativo, ao invés do espaço
absoluto, enquanto confinado pelo céu das estrelas fixas, que se considera estar em
repouso”.88 No entanto, ao analisar o experimento do balde girante, não invocou de maneira
clara esta possibilidade.
Essas questões foram discutidas nas décadas seguintes, mas foi só com Ernst Mach
(1838-1916) que as teses relacionais receberam uma sustentação mais forte, em sua obra A
ciência da mecânica (1883). Sua idéia básica foi considerar que “todo o universo” ou “as
estrelas fixas” é que estabelecem o referencial a partir do qual as velocidades têm significado,
assim como a lei de inércia. Segundo Mach89:
[...] se nos mantivermos no terreno dos fatos, então só conhecemos espaços e
movimentos relativos. Não levando em consideração aquele meio desconhecido do
espaço, relativamente os movimentos do Universo são os mesmos, quer adotemos o
ponto de vista de Ptolomeu [ou melhor, de Tycho Brahe], quer adotemos o de
Copérnico. Ambas as concepções são igualmente corretas; só que a última é mais
87
LEIBNIZ ([1716] 1979), op. cit. (nota 50), p. 177. Seguimos aqui o relato e análise de ASSIS (1998), op. cit.
(nota 83), pp. 105-43, que contém várias citações.
88
BERKELEY, G. (2006), “De motu (Sobre o movimento ou sobre o princípio, a natureza e a causa da
comunicação dos movimentos)”, trad. Marcos R. da Silva, Scientiae Studia 4(1), 115-37, disponível na internet.
89
MACH, E. ([1883] 1902), op. cit. (nota 51).
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Cap. XVII – Newton e o Paradigma das Forças à Distância
simples e mais prática. O sistema do universo não nos é dado duas vezes, uma com a
Terra em repouso e outra com a Terra em movimento; mas apenas uma única vez, com
seus movimentos relativos, os únicos determináveis. [...] O experimento de Newton
com o balde de água girante nos ensina apenas que a rotação relativa da água com
respeito às paredes do balde não produz nenhuma força centrífuga perceptível, mas que
tais forças são produzidas pela sua rotação relativa com respeito à massa da Terra e de
outros corpos celestes. (p. 232)
Para mim, só existe o movimento relativo, e não vejo, com respeito a isso, nenhuma
distinção entre rotação e translação. Quando um corpo se move relativamente às estrelas
fixas, forças centrífugas são produzidas; quando ele se move relativamente a algum
outro corpo, tais forças centrífugas não se produzem. Não me oponho a que se chame a
primeira rotação de “absoluta”, se lembrarmos que isso não significa nada mais do que
rotação relativa com respeito às estrelas fixas. Podemos fixar o balde de água de
Newton, mas girar as estrelas fixas, e então provar a ausência de forças centrífugas?
(pp. 542-3)
A tese de que o espaço, tempo e velocidades são relativos passou a ser conhecido
como princípio de Mach. Em outros termos, é a tese de que as forças inerciais (fictícias) são
reais e geradas pelo movimento em relação à matéria.
Uma evidência experimental, de que o espaço absoluto poderia ser substituído pelo
referencial médio do conjunto das estrelas do Universo, foram as observações do astrônomo
Hugo von Seeliger, que indicavam que o sistema inercial que se estabelece na Terra coincide
com o sistema empírico obtido a partir da observação das estrelas. Em termos newtonianos,
isso seria expresso dizendo que “o conjunto das galáxias não gira em relação ao espaço
absoluto”.
91
Teoria do Conhecimento e Filosofia da Ciência I – Osvaldo Pessoa Jr. – 2014
Capítulo XVIII
Iluminismo e a Tradição Materialista
1. Filosofia da Ciência no Séc. XVIII
A filosofia da ciência do período posterior a Newton teve desdobramentos
importantes, os quais não teremos tempo de examinar mais detidamente. Isso porém não é
problemático, dado que tais autores são bastante estudados em outras disciplinas do curso de
Filosofia. Faremos aqui apenas uma breve menção a esses filósofos90, para depois focarmos
uma tradição realista importante na ciência, o materialismo.
O inglês John Locke (1632-1704), contemporâneo de Newton, era crítico da noção de
“idéias inatas” de Descartes, e defendia a tese empirista de que todas as idéias surgem das
sensações. Mesmo assim, mantinha uma noção de substância, que existiria e daria suporte
para as sensações das quais temos experiência.
O alemão Gottfried Leibniz (1646-1716) era um racionalista, defendendo (como
Descartes) a possibilidade de se deduzir leis científicas a partir de princípios evidentes, em
especial os princípios de contradição (o que envolve uma contradição é falso) e o de razão
suficiente (nenhum fato ocorre sem uma razão). Vimos na seção XVII.4 como esses
princípios formaram a base de seu ataque à noção do espaço e tempo absolutos em Newton.
O irlandês George Berkeley (1685-1753) formulou a doutrina do sensacionismo
(fenomenismoII), segundo a qual só existe aquilo que é percebido. Rejeitou assim a noção
lockiana de substância. Criticou a física newtoniana, defendendo uma concepção relacional de
espaço semelhante à de Leibniz. Seu livro De Motu (1721) considera que termos gerais e
abstratos como “força”, “atração” e “ação” podem ser usados na ciência, mas apenas na
medida em que são úteis para fazer cálculos, e não porque existam de fato na realidade. Tal
visão pode ser considerada instrumentalista.
O escocês David Hume (1711-76) distinguiu entre proposições da lógica e da
matemática, que são “relações de ideias”, e as “questões de fato”, cuja negação não é
contraditória. Argumentou que a atribuição de uma relação necessária de causa e efeito para a
observação de uma conjunção constante entre dois eventos não tem justificação racional,
surgindo apenas por força do hábito. Salientou que a inferência indutiva não pode ter certeza
dedutiva.
Para finalizar este breve panorama, mencionamos Immanuel Kant (1724-1804), que
argumentou que as verdades metafísicas não estão na realidade, mas no sujeito. Assim, a
noção de que o espaço segue a geometria euclidiana seria uma consequência da forma com
que percebemos o mundo, e não de como o mundo é em si. Influenciado por Hume,
estabeleceu que a causalidade é uma categoria do entendimento, uma maneira pela qual
qualquer ser cognoscitivo estrutura a experiência. Sem esta ou outra das categorias do
entendimento, seria impossível ter experiência do mundo. Nos Princípios metafísicos da
ciência natural (1786) e em textos não publicados, Kant procurou mostrar que a própria física
de Newton poderia ser derivada de maneira a priori, o que indica o grau de certeza que o
Iluminismo passou a ter da veracidade desta física.
90
Relatos breves são dados em OLDROYD (1986), op.cit. (nota 17), pp. 84-141, e em LOSEE (1979), op.cit. (nota
16), pp. 109-27.
92
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Cap. XVIII – Iluminismo e a Tradição Materialista
2. Ciências Físicas no Iluminismo
Para a física do séc. XVIII, o grande acontecimento foi o desenvolvimento do
instrumental matemático conhecido como cálculo diferencial e integral. Tal avanço foi
possível a partir da união da geometria e da álgebra empreendidas por Descartes e Fermat. A
partir daí, Newton (1671) e Leibniz (1684) desenvolveram, de forma independente, as
técnicas para medir áreas sob quaisquer curvas (integração) e para determinar as tangentes a
qualquer ponto de uma curva (diferenciação).
No Continente, as técnicas de Leibniz foram desenvolvidas com grande sucesso por
uma geração de grandes matemáticos, começando com os irmãos suiços Bernoulli, Jakob e
Johann, e continuando com o filho de Johann, Daniel Bernoulli, e especialmente o suiço
Leonhard Euler, entre muitos outros. A aplicação desse instrumental na física veio a se
denominar mecânica racional, uma geometria do movimento. Euler estendeu a Física
Newtoniana para corpos rígidos e para fluidos. Na França, o turinês Joseph-Louis Lagrange
(1788) reformulou essa física sem utilizar explicitamente a noção de força.
O séc. XVIII foi marcado pelo Iluminismo Francês. Em meados deste século, o centro
científico do mundo passou da Inglaterra para a França. A Ciência francesa se centrava na
Académie des Sciences, em Paris, onde a maioria dos cientistas eram amadores ricos. Na
Inglaterra, a Royal Society inglesa era uma corporação independente, incluindo cientistas,
amadores e alguns políticos, ao passo que a Académie tinha um pequeno número de cientistas
de grande reputação. Com isso, a monarquia francesa conseguia isolar os especialistas em
ciência e tecnologia – que deveriam manter-se neutros em suas pesquisas, ou direcioná-las
para fins militares e econômicos – daqueles que viam na ciência um fator de transformação
social, os partidários do chamado “movimento cientístico”, que em meados do século XVIII
incluía enciclopedistas como Voltaire, Diderot e d’Alembert. Essa situação de isolamento dos
cientistas adiou a “institucionalização” da ciência na França, ao contrário do que ocorria na
Inglaterra. Quanto ao movimento cientístico francês, ele permaneceu forte e influenciaria os
novos rumos da ciência e tecnologia após a Revolução Francesa de 1789.91
A tradição da mecânica racional seguia o preceito de Newton de ignorar as causas dos
fenômenos físicos (instrumentalismo metodológico), mas uma tradição fortemente realista
surgiu do próprio seio do newtonianismo. Trata-se do que veio a ser chamado a “visão
astronômica da natureza”92, representada principalmente por Pierre de Laplace, em torno de
1800. Essa visão consiste na extrapolação da concepção newtoniana, de corpos que interagem
por meio de forças de atração e repulsão, para todos os domínios da natureza: eletricidade,
magnetismo, óptica, calor, química, etc. Assim, por exemplo, o calor seria concebido como
um fluido composto de partículas imponderáveis (sem peso) sujeitas a atração entre si, o
chamado “calórico”. Essa visão substituiria, ao final do séc. XVIII, a concepção de Francis
Bacon, Newton e Boyle de que o calor seria uma forma de movimento dos átomos. Essas duas
visões podem ser consideradas realistas, já que concebem uma realidade que está para além da
observação (o instrumentalismo se atém apenas ao que é observável). Em 1822, o
instrumentalsimo metodológico ganharia bastante fôlego com a publicação da Théorie
analytique de la chaleur de Joseph Fourier, que descrevia matematicamente a distribuição de
temperaturas em um corpo sem ter que utilizar hipóteses a respeito da natureza do calor. Isso
teria bastante influência na ascensão do positivismo.
Outro grande acontecimento científico no séc. XVIII foi a revolução na química, que
examinaremos na seção XVIII.5. Na história natural, uma obra fundamental foi a sistemática
91
BEN-DAVID (1974), op. cit. (nota 57), cap. 6.
92
MERZ, J.T. (1896), A History of European Thought in the Nineteenth Century, W. Blackwood, Edimburgo, vol. I.
93
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Cap. XVIII – Iluminismo e a Tradição Materialista
de classificação de seres vivos, iniciada pelo sueco Carolus Linnaeus em 1735. Na fisiologia,
o suiço Albrecht von Haller (1766) estabeleceu que os nervos são responsáveis pela recepção
das sensações e pelo movimento dos músculos.
3. A Tradição Materialista
O materialismo é a tese de que tudo o que existe são entidades materiais93. Hoje em
dia, utiliza-se também o termo “fisicismo”, na medida em que as entidades fundamentais da
física não incluem só matéria, mas também energia, entropia, campos, etc. No materialismo,
concebe-se que a matéria seja desprovida de alma ou de uma racionalidade intrínseca. Além
disso, não haveria uma finalidade ou propósito na natureza. Na concepção materialista, ou
Deus não existe, ou ele não desempenha um papel essencial no desenrolar do mundo.
Podem-se delinear seis grandes fases do materialismo:
1a fase) Atomismo greco-romano: Leucipo, Demócrito, Epicuro, Lucrécio (seção V.4).
2a fase) Materialismo indiano. Na Índia antiga, a partir mais ou menos do séc. VI a.C.,
desenvolveu-se uma filosofia materialista conhecida inicialmente como lokayata e
posteriormente como carvaka. No mundo islâmico, pode-se apontar al-Razi como
materialista.
3a fase) Filosofia mecânica cristã (séc. XVII): Materialismo limitado, temperado pela
crença em Deus. Gassendi retomou o atomismo explicitamente, e a substância extensa de
Descartes funcionava segundo a concepção mecânica do materialismo. Quem mais se
aproximou do materialismo foi Thomas Hobbes (1588-1679). Em seu livro Leviatã (1651),
escreveu: “O Universo é corpóreo; tudo o que é real é material, e o que não é material não é
real”. Apresentou esta concepção em 1642 nas 3as Objeções às Meditações metafísicas de
Descartes (objeção 2a e 4a), e as desenvolveu no De corpore (Sobre os corpos) (1654). Tentou
estender a física de Galileu e a fisiologia de William Harvey para o funcionamento da
percepção e do pensamento humanos.
4a fase) Iluminismo (séc. XVIII): Na França, com a morte do rei Luís XIV, em 1715,
inicia-se um interesse pela Inglaterra e um renascimento da ciência e filosofia francesas, que
culminaria em meados do século com o movimento conhecido como Iluminismo. Instaura-se
uma separação entre ciência e religião. A ciência era vista como levando ao progresso social,
e a religião não deveria interferir na busca do conhecimento. O deísmo se fortalece, e alguns
até defendem o ateísmo. Esse contexto foi favorável ao florescimento de posturas
materialistas.
O médico Julien de la Méttrie (1709-51) foi o materialista mais radical, com seu O
Homem máquina (1748) e outros livros que o fizeram ser banido da França e da Holanda.
Argumentou que o pensamento nada mais é do que uma conseqüência da organização do
mecanismo do corpo, e pode ser afetado por drogas, doenças e alimentos. Adotou uma postura
agnóstica.
O barão Paul von Holbach (1723-89), naturalizado francês, realizou em seu salão,
durante trinta anos, jantares para os pensadores radicais franceses que ficaram conhecidos
como os “philosophes”. Seu materialismo seguia a filosofia mecânica, com matéria em
movimento sendo regida por leis deterministas, conforme exposto em seu Système de la
nature (1770). Era ateu, mas fazia questão de levar uma vida virtuosa, sendo também
politicamente progressivo.
Outros pensadores do período com posições próximas ao materialismo, citados por
Lange (1879) e Weber (1908), incluem o enciclopedista francês Denis Diderot (1713-84), o
93
LANGE ([1875] 1974), op. cit. (nota 25).
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panteísta irlandês John Toland (1670-1721), o psicólogo inglês David Hartley (1705-57), para
quem o mecanismo do cérebro consistiria de vibrações, e o químico e teólogo inglês Joseph
Priestley (1733-1804).
O médico francês Pierre Cabanis (1757-1808) não era propriamente um materialista,
mas em algumas obras defendeu que mente e cérebro são idênticos. “O pensamento é função
do cérebro, assim como a digestão é função do estômago e a secreção da bile é a função do
fígado” (Considérations générales sur l’étude de l’homme, 1796).
5a fase) Ascensão da fisiologia (séc. XIX): A partir de 1830, desenvolvimentos na
fisiologia (e, mais tarde, na teoria da evolução) levam vários cientistas alemães e franceses a
defender uma visão materialista em que força e matéria são inseparáveis. Na filosofia alemã
há uma revalorização do atomismo, levando a L. Feuerbach e K. Marx. Entre ciência e
filosofia, Louis Büchner e Carl Vogt marcam o materialismo alemão em torno de 1855: o
pensamento estaria relacionado com o cérebro assim como a bile está com o fígado. A
ascensão do positivismo, com sua valorização das observações e rejeição da metafísica,
encerrou este período (que vai, digamos, até a 1a Guerra Mundial). O materialismo sobrevive
como doutrina oficial nos países comunistas.
6a fase) Realismo fisicalista (a partir da década de 1960): a queda do positivismo nos
meios filosóficos ocidentais fez surgir uma corrente realista materialista que assumiu uma
posição bem marcada na filosofia da mente. A partir de meados dos anos 70, o fisicalismo
passa a ser bem aceito e o debate se desloca para seu interior, com a discussão entre
reducionistas (hoje em minoria) e emergentistas, tanto na filosofia da mente quanto na
filosofia da biologia.
4. Teses Centrais do Materialismo
As teses principais do materialismo podem ser identificadas já no atomismo antigo,
conforme indica LANGE (1875, vol. I, pp. 18-30). Podemos fazer uma separação entre as teses
definidoras do materialismo (teses nucleares) e as teses cuja negação são consistentes com o
materialismo (teses periféricas). O núcleo duro envolveria quatro teses:
1) Naturalismo. A natureza segue seu curso, expresso pelas leis científicas. Se houver
Deus, ele não interfere no curso da natureza.
2) Realismo. É plausível fazer referência à natureza como uma realidade em si,
independentemente da perspectiva de um observador. As antíteses deste ponto podem resultar
no fenomenalismo dos movimentos kantiano (construtivismo) e positivista (descritivismo) e,
que limita a realidade (à qual podemos nos referir) ao que é observável, e no idealismo, para o
qual a realidade é construída exclusivamente pelo sujeito.
3) Monismo material. Mente ou alma são frutos da matéria, e desaparecem com a
morte do indivíduo. Não há espíritos ou forças que agem independentemente da matéria
(contra Empédocles, ver abaixo). O “problema da alma” é uma questão que ainda hoje está
em aberto, pois não há uma teoria materialista para a existência de qualidades sensoriais.
4) Causas eficientes. Não há causas finais, apenas eficientes, que são as causas que
ocorrem antes do efeito e que determinam a natureza deste efeito. Elas se opõem às causas
“finais”, muito usadas em biologia, que explicam um efeito através da finalidade deste.
As teses periféricas seriam:
5) Só existiria matéria em movimento. A rigor, esta seria a definição de materialismo,
mas para este termo estamos adotando uma acepção mais ampla que seria sinônima de
“fisicalismo”. Ou seja, o espírito materialista seria consistente com um energeticismo (só
existe energia), com um dinamicismo (só existem forcas e centros de força), com um
“campismo” (só existem campos físicos), etc.
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6) Conservação de matéria. A indestrutibilidade da matéria é a expressão do
enunciado de Parmênides, segundo o qual “do não-ser não pode surgir o ser”, e “o que é não
pode deixar de ser”. Lavoisier enuncia cientificamente a conservação da massa, Meyer e Joule
a conservação de energia, e Einstein a interconversão entre massa e energia.
7) Reducionismo ôntico: A variedade das coisas é conseqüência da variedade existente
nas partes que compõem essas coisas. Um pernilongo nada mais seria do que um aglomerado
de moléculas complexamente organizadas. Esta tese pode ser negada, resultando no
emergentismo: um pernilongo teria algo a mais que suas moléculas e sua organização. A
antiga solução para o “problema da mudança” depende deste item: toda mudança é apenas
uma combinação e separação de elementos.
8) Determinismo: Nada acontece por acaso; tudo acontece por causa e necessidade
(Leucipo). Pressupõe-se aqui a “causa eficiente” (ver item 4, acima), apesar de o
determinismo ser consistente com a teleologia (causas finais). A antítese deste ponto é a
estocasticidade ou indeterminismo, que designa um mundo em que há eventos que ocorrem
sem causa (ou melhor, sem um conjunto suficiente de causas). A estocasticidade é consistente
com o materialismo, e foi introduzida pelos antigos atomistas com o clinamen (seção V.4).
9) Atomismo. Só existem átomos e espaço vazio: todo resto é mera opinião
(Leucipo/Demócrito). A negação desta tese leva a teorias plenistas, também consistentes com
o materialismo.
10) Mecanicismo clássico. A ação de um corpo em movimento sobre o outro (causa
eficiente) se dá apenas por colisão ou pressão, sem ação à distância. Os corpos materiais
seriam inertes, não teriam “condições internas”. Opõe-se ao mecanicismo dinamicista de
Newton, que prioriza de alguma maneira as forças que não são de contato. As “teorias de
campo” da física contemporânea seriam um retorno ao mecanicismo clássico.
11) Ateísmo. Em geral o materialismo é associado ao ateísmo, mas é possível ser ateu
sem ser materialista (por exemplo, um ateu pode defender a existência de almas separadas do
corpo). Além disso, o materialismo é consistente com outras posturas em relação a Deus:
agnosticismo: a questão da existência de Deus não pode ser resolvida e por isso suspendemos
nosso juízo sobre esta questão; panteísmo: Deus se identifica com a Natureza e não é nada
além disso; deísmo: Deus criou a Natureza, com suas leis, mas não interfere no curso da
natureza; assim, não ocorrem milagres.
12) Ética. No campo da ética, há uma tendência de valorização dos prazeres mundanos
e sensuais (hedonismo), uma preocupação com a conduta moralmente virtuosa sem base
religiosa, e a defesa de posições politicamente progressivas.
13) Seleção natural. O “problema da perfeição da vida” é resolvido pela teoria da
evolução biológica, cujo mecanismo privilegiado é a seleção natural de Darwin e Wallace.
14) Origem da Alma: Para Demócrito, a racionalidade seria um fenômeno originado
da constituição matemática de certos átomos finos, macios e redondos (como os do fogo) em
sua relação com outros. Tais átomos também levariam ao fenômeno da vida. Para o
peripatético Aristoxenos, próximo do materialismo, a relação entre alma e corpo seria análoga
à relação entre a harmonia musical e o instrumento. Hoje em dia, este ainda é um problema
não resolvido para o materialismo.
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5. A Revolução na Química
As transformações que ocorreram na química durante o séc. XVIII são consideradas
um exemplo prototípico de “revolução científica”94. Uma revolução ocorre quando um
“paradigma” (as suposições básicas de uma área científica) é substituído por outro (ver seção
IV.7).
O paradigma dominante até a década de 1770 era a teoria do flogisto, desenvolvida
pelo austríaco Johann Becher (1669) e pelo alemão Georg Stahl (1703). Essa teoria partia da
divisão alquímica de três princípios: sal (princípio do que é fixo e inerte), enxofre (princípio
do que é inflamável) e mercúrio (princípio do que é fluido e volátil). O termo “flogisto” foi
cunhado por Stahl a partir da raiz grega que significa “inflamar”. Esta substância estaria
associada ao processo de “calcinação”, que ocorre quando se aquece o calcário (CaCO3) para
a obtenção de cal (CaO), ou, por extensão de significado, na combustão de substâncias como
madeira ou no enferrujamento de metais (que também ocorre com o aquecimento).
Uma substância inflamável ou calcinável seria rica em flogisto (madeira, metal), ao
passo que a substância resultante da combustão ou calcinação seria simples (cinzas,
ferrugem). Um minério pode ser transformado em metal durante o aquecimento porque o
flogisto do carvão se juntaria ao minério, formando o metal. Muitas outras transformações
eram satisfatoriamente explicadas com a noção de flogisto. No contexto desta teoria, foram
descobertos diferentes “ares” (gases), como o “ar fixo” (gás carbônico, Joseph Black, 1754),
“ar inflamável” (hidrogênio, Henry Cavendish, 1766), “ar deflogisticado” (oxigênio, Carl
Scheele, 1777, e Joseph Priesteley), etc.
Problemas começaram a surgir com a medição do peso dos reagentes. Em alguns
casos, a combustão torna o produto mais leve (queima de madeira em cinza) ao passo que em
outros, como a calcinação de metais, descobriu-se que o peso final é maior do que o do metal.
Para casos como este último, Gabriel Venel desenvolveu a noção de “leveza positiva” (ou
peso negativo) do flogisto.
A partir desse problema e da noção de que a quantidade de matéria deve se conservar
durante reações químicas, o francês Antoine Lavoiser (1743-94) chegou à conclusão, a partir
de 1773, de que o aumento de peso durante a calcinação e a combustão é devido à absorção de
parte do ar. De início, apenas quatro cientistas aceitaram sua teoria. Mas, em 1784, conseguiu
explicar a produção de ar inflamável (hidrogênio) quando da solução de metais em ácido,
usando a descoberta de que a água é um composto de oxigênio e hidrogênio. A partir deste
momento, começou a atacar a teoria do flogisto, e novas conversões de cientistas se
sucederam, especialmente na França. Finalmente, elaborou com seu grupo uma nova
nomenclatura para a química, o que provocou maior consternação entre os partidários da
teoria do flogisto.
Lavoisier chamava o seu trabalho de “revolução”, que culminou com a publicação de
seu Traité Élémentaire de Chimie (1789). Ao todo, pode-se dizer que a revolução na química
durou uns 20 anos para ocorrer.
94
COHEN, I.B. (1985), Revolution in Science, Harvard University Press, Cambridge, cap. 14. Nesta seção
seguimos também PERRIN, C.E. (1988), “The chemical revolution: shifts in guiding assumptions”, in Donovan et
al., op. cit. (nota 82), pp. 105-24. Para a teoria do flogisto, além da revolução química, ver MASON, S.F. (1960),
História das ciências, Globo, Porto Alegre.
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