Se o senhor quer estudar em qualquer dos físicos teóricos os métodos
que emprega, sugiro-lhe firmar-se neste princípio básico: não dê crédito
algum ao que ele diz, mas julgue aquilo que produziu. Porque o criador
tem esta característica: as produções de sua imaginação se impõem a
ele, tão indispensáveis, tão naturais, que não pode considerá-las
como imagem de espírito, mas as conhece como realidades evidentes.
Albert Einstein (1)
2 — Hipóteses, Teorias e Teorização
2.1 Hipóteses e/ou conjecturas
A evolução da intuição à teorização e da teoria resultante à prática, a testar as hipóteses firmadas pelo raciocínio dedutivo implícito à teorização, com frequência, e por motivos vários, segue vias aparentemente obscuras. As hipóteses primeiras nem sempre são definitivas e estas, quando firmadas, nem sempre são as ideais, ainda que satisfaçam condições momentâneas. O cientista, por mais realista que seja, sente-se impelido a construir modelos ideais válidos para condições restritas. E mesmo quando passíveis de generalização, estes modelos podem ser interpretados, como teria feito Einstein (1), como "imagens de espírito conhecidas como realidades evidentes" (vide o pensamento de Einstein no cabeçalho deste capítulo). É importante então que façamos a distinção entre alguns conceitos aparentados, quais sejam:
2.1.1 Regras científicas básicas ou hipóteses metafísicas:
São afirmações racionais e universais, aceitas como verdadeiras "a priori" e independentemente da experimentação. A universalidade dos princípios fundamentais e a regra da repetitividade encaixam-se nessa categoria; no capítulo 1 propus a fusão destas duas no que chamei regra ou princípio científico fundamental. Não é raro fazer-se menção, também, ao princípio da causalidade. Os cientistas meramente adaptam seus conhecimentos a estas hipóteses ou princípios, via de regra milenares, mas raramente chegam a propor hipóteses metafísicas novas. As hipóteses metafísicas não costumam fazer parte do núcleo da teoria propriamente dito mas o bom teorizador, sempre que necessário, chega a comentar alguma coisa a respeito. Nota-se, por exemplo, a preocupação de Newton, nos Principia, em tecer considerações sobre a natureza do espaço e do tempo, assumidos como absolutos, ainda que isso não conste diretamente de suas hipóteses. Com frequência os teorizadores apelam para hipóteses metafísicas como auxiliares na crítica de teorias nascentes ou em defesa de argumentos a rebaterem essas críticas. Isto aconteceu no debate acontecido na década de 30 do século XX entre Einstein e Bohr, o primeiro a apoiar seus argumentos no realismo científico e o segundo no operacionalismo com seus critérios de utilidade (2) (3). Digno de nota foi o comentário de Barata (4), a respeito: É fascinante, porém, a percepção de que a indissociabilidade entre observador e observável, entre sujeito e objeto, idéias que remontam de antigas questões da Filosofia, manifeste-se de maneira tão crucial na discussão dos fundamentos de uma teoria física, como a mecânica quântica. Esse fato levou o filósofo e pensador da ciência Karl Popper a afirmar que a discussão entre Bohr e Einstein sobre os fundamentos da mecânica quântica, o primeiro sendo um defensor da visão probabilista e o segundo um oponente, foi a mais importante discussão filosófica do século vinte.
2.1.2 Hipóteses científicas básicas ou essenciais:
São afirmações propostas como verdadeiras, passíveis de verificação experimental e a alicerçarem uma teoria científica. Com grande frequência são universais e, em seu conjunto, constituem o que é chamado núcleo da teoria. Quanto à mutabilidade das hipóteses científicas podemos classificar as teorias em completas e incompletas. É de boa norma o teorizador deixar explícito, numa discussão preliminar, sua opinião sobre a existência ou não deste caráter (mutabilidade) em suas hipóteses. As hipóteses mutáveis seriam um tipo de conjecturas científicas (vide item 2.1.6) a comporem o núcleo de uma teoria declarada incompleta pelo autor. Desnecessário seria dizer que as teorias incompletas devem estar dotadas de um certo grau de adaptabilidade a pequenas mudanças em suas hipóteses. Por outro lado, é quase impossível promover modificações, por menores que sejam, nas hipóteses básicas de uma teoria completa, sem que se a despersonalize totalmente. Despersonalizar uma teoria é quase sinônimo de torná-la sem valor algum para a ciência em pauta.
2.1.3 Hipóteses científicas acessórias:
São afirmações propostas como verdadeiras, passíveis de verificação experimental e a justificarem um comportamento aparentemente anômalo, ainda que esperado, quando da análise de uma determinada teoria em condições especiais. Em geral retratam efeitos locais ou momentâneos e, via de regra, não devem compor o núcleo da teoria. Muitas vezes são enunciadas como que a denunciarem fenômenos ainda não explicados ou observados, constituindo-se em previsões da teoria. Por exemplo, Galileu, ao supor a inércia do movimento (hipótese básica de uma teoria de hipótese única), visualizou o atrito e uma hipótese secundária à teoria, segundo a qual, com a redução deste atrito, o movimento dos corpos terrestres tenderia ao inercial. Outras vezes as hipóteses secundárias surgem após a teoria ter se consagrado, ao se verificarem condições aparentemente falseadoras. A teoria de Newton, por exemplo, chegou a ser contestada após a verificação de certas anomalias nas órbitas planetárias. Foi quando levantou-se a hipótese da existência de outros planetas além dos conhecidos, tendo inclusive sido feitas previsões sobre as localizações prováveis destes planetas, o que facilitou suas descobertas. Existem ainda as hipóteses "ad hoc", levantadas unicamente com a finalidade de salvar uma teoria que mostrou-se inconsistente pela experimentação. Ao contrário das anteriores, não denunciam um fenômeno real, a ser procurado mas, simplesmente, propõem a existência de um fenômeno novo, à primeira vista virtual, postergando-se o encontro de outra explicação que não aquela a "justificar" a aceitação da teoria "colocada em xeque". Ainda que o encontro dessas inconsistências seja importante para o avanço da ciência, a proposição de hipóteses "ad hoc" constitui-se num artifício indesejável e, com grande frequência, a prenunciar a derrocada da teoria em pauta e/ou dos paradigmas vigentes a acobertarem a teoria.
2.1.4 Corolários:
São proposições deduzidas imediatamente de outras aceitas "a priori" (hipóteses básicas) ou já demonstradas. A corroboração ou falseamento de um corolário pode ser equivalente à corroboração ou falseamento da hipótese (ou das hipóteses) que lhe deu origem.
2.1.5 Modelos e Mitos:
2.1.6 Construtos de alto nível:
São artefatos ou algoritmos, via de regra matemáticos e/ou lógicos, destinados a representar uma realidade experimental. São extremamente úteis no sentido de propiciarem a síntese de uma certa área do conhecimento em poucas palavras ou em expressões matemáticas. Exemplos: força, energia, entropia, campo elétrico, campo magnético etc. Com frequência costuma-se dizer que toda a teoria eletromagnética de Maxwell está contida em 4 equações de campo, o que não deixa de ser uma verdade, obviamente para quem conhece não apenas o significado das equações mas também a sua operacionalidade. Ainda que se possa expressar uma hipótese científica através de construtos de alto nível, o processo em si nada mais é do que uma tática operacional destinada a economizar palavras e a facilitar a memorização de conceitos pelo especialista da área.
2.1.7 Conjecturas científicas:
São afirmações a se apoiarem na experimentação, ainda que de maneira indireta e/ou aproximada. Às vezes são propostas no sentido de preencherem uma lacuna, como foi o caso da suposição da existência do éter a comportar uma luz ondulatória, esta sim sujeita à falseabilidade pela experimentação. Outras vezes são propostas como hipóteses provisórias, ainda que básicas ou essenciais, em teorias a comportarem um posterior refinamento: são as chamadas teorias incompletas ou abertas a hipóteses inovadoras e que não as despersonalizem. Para utilizar um termo consagrado no século XX, poderíamos dizer que as teorias incompletas são aquelas passíveis de evolução após a descoberta de uma ou mais "variáveis escondidas". O teorizador, em geral, tem noção da compleitude ou não de sua teoria. Bohr, por exemplo, em seu debate com Einstein, mostrou-se propenso a não admitir a existência de "variáveis escondidas" na física quântica; e, com efeito, parece não haver como promover modificações nas hipóteses fundamentais da teoria quântica atual, sob o risco de a despersonalizarmos totalmente. A esse respeito vale a pena considerar o que seja teoria: Teoria é um conjunto de hipóteses coerentemente interligadas, tendo por finalidade explicar, elucidar, interpretar ou unificar um dado domínio do conhecimento. (5) Dependendo de como este interelacionamento entre as hipóteses se faz possível, é como se estivéssemos frente a um quebra-cabeças montado, onde não há como substituir uma peça por outra. Deve-se lembrar ainda que algumas conjecturas científicas aceitas como hipóteses, tanto para teorias completas como incompletas, correspondem ao que teria sido chamado por Einstein, num outro contexto, como "imagens de espírito" assumidas, pelo proponente da teoria, como "realidades evidentes". E é nestas condições que Einstein diz que "não se deve dar crédito algum ao que o teorizador diz mas sim julgar o que ele produziu" (1). E o julgamento apoia-se na verificação da coerência interna da teoria e, principalmente, na análise dos resultados experimentais de suas previsões ou de outros testes falseáveis a que porventura a teoria tenha sido submetida.
2.1.8 Conjecturas ou especulações infundadas:
São afirmações vazias de significado científico. De posse de idéias a comportarem afirmações deste tipo o cientista sério poderá, quando muito, e através de estudos vários, tentar encaixá-las num dos itens anteriores. Em não conseguindo, melhor será deixá-las de lado ou então descartá-las definitivamente.
2.2 Entrelaçamento entre hipóteses ou teorias
Vamos agora, a luz dessas considerações, efetuar uma análise dos aspectos heurísticos da física newtoniana. Esta, conquanto abrangente, costuma ser subdividida em três capítulos principais: a Mecânica, a Gravitação e a Óptica. A divisão tem um pouco de artificialidade pois as três teorias estão intimamente entrelaçadas. Assim, a opção de Newton, por uma luz corpuscular, não deve ser ajuizada como uma pretensão isolada e alheia às demais teorias que o guiaram nesta direção.
Que condições seriam essas a aproximarem teorias à primeira vista independentes entre si? Quais foram as hipóteses assumidas por Newton como tais? E quais foram as hipóteses presumidas, se é que houve alguma, a comportarem hoje uma reformulação nos alicerces básicos dessas teorias? Ou teria Newton nos apresentado teorias completas em seus fundamentos, como chegou a ser aceito passivamente, e até os dias atuais, por seus seguidores?
Com frequência inusitada, repete-se uma frase proferida por Newton, muito a gosto dos cientistas indutivistas ingênuos, qual seja: "Não faço hipóteses." Para os que não sabem, Newton é considerado um dos precursores do método dedutivo em ciência. E é importante que se entenda que o método dedutivo recebe este nome não pelo fato de propiciar a dedução de equações matemáticas, no que as teorias de Newton também são férteis, mas por incorporar, ao método científico, a "dedução de hipóteses", utilizando-se de um artifício eminentemente lógico e nem sempre matemático. No contexto em que o termo hipótese é hoje aceito, "raríssimos foram os cientistas que, em sua fase produtiva, as levantaram em número tal cuja ordem de grandeza se aproximasse daquela atingida por Newton" (5). Newton deixou claro, em toda a sua obra, que não fazia especulações infundadas; ou seja, não misturava a ciência com a não-ciência, ainda que cultivasse, como era praxe na época, o interesse pelo estudo de temas extra-científicos. Quanto ao mais, Newton usou e abusou do direito de apoiar suas argumentações não apenas em hipóteses, como as definimos hoje e a alicerçarem suas teorias mas, também, em afirmações outras a se encaixarem numa das seis primeiras categorias apontadas no item anterior.
As hipóteses metafísicas da existência de espaço e tempo absolutos, ainda que se possa contestar seu caráter necessário, desempenham um papel relevante a compactuar a física de Newton com a relatividade de Galileu e com a geometria de Euclides, fundamentais para o seu desenvolvimento. A primeira lei de Newton é uma das hipóteses científicas de sua Mecânica e deriva da inércia de Galileu, agora dissociada de seu caráter circular. Newton pôde conceber uma inércia retilínea ao perceber que a trajetória circular apresentada pelos astros devia-se a efeitos gravitacionais do mesmo tipo daquele apresentado pelos corpos que caem sobre a superfície terrestre. Em sua segunda lei Newton deixou claro estar se utilizando de um construto de alto nível, a força. É interessante notar que a mesma força faz-se presente na lei da gravitação, ficando a identidade das massas gravitacional e inercial relegada ao plano das conjecturas científicas (supostamente passíveis de verificação experimental). De qualquer forma, percebe-se aí um dos porquês de uma não unificação precipitada das duas teorias, Mecânica e Gravitação. E na Óptica III Newton apresenta-nos uma infinidade de conjecturas científicas, muitas destinadas a demonstrar o quanto a sua Óptica está associada a sua Mecânica. Tais conjecturas surgem como perguntas para as quais Newton afirma não dispor de tempo para verificar experimentalmente as respostas; mas não apenas responde a quase todos os questionamentos, como também justifica suas formulações, como que a nos brindar com uma verdadeira aula sobre sua lógica dedutiva.
Se as primeira e segunda leis da Mecânica newtoniana podem ser encaradas como hipóteses científicas, que dizer da ação e reação (terceira lei)? A igualdade entre ação e reação, fácil de ser constatada para corpos em contato, quando estendida para o comportamento de corpos afastados e em movimento (como era o caso da interação entre os corpos celestes, objetos da teoria da Gravitação) não deixa de se configurar como uma conjectura repleta de riscos e assumida como hipótese provisória pelo autor da teoria. E, realmente, não se pode conceber a atração gravitacional, observada num dos corpos em interação, isolada de uma causa gerada pelo outro corpo e propagada através do espaço num intervalo de tempo finito e não nulo. Mas se os corpos estão em movimento relativo, como utilizar uma fórmula, expressa pela lei da gravitação, a considerar uma distância entre os corpos e uma direção de ação a coincidir, instantaneamente, com a direção da reação? A verdade é que para os cálculos que interessavam na época, e até mesmo, para aqueles utilizados nos dois séculos seguintes, esta aproximação era mais do que suficiente. Na prática, a teoria mostrava-se perfeita. Não obstante, Newton deixou expressa (6) a sua percepção a respeito da existência de "variáveis escondidas", algo somente suspeitado por seus seguidores alguns séculos mais tarde e, assim mesmo, como uma exclusividade restrita ao eletromagnetismo: a existência de potenciais retardados. Entende-se também a espera de 21 anos (1666-1687) entre a concepção da teoria e sua publicação. Aliás, comenta-se que Newton, ciente da incompleitude de suas teorias, teria se recusado formalmente a publicar os Principia, algo que somente aconteceu graças à intervenção providencial de seu amigo Halley, a convencê-lo do contrário. Reflexos desta atitude estão presentes nas entrelinhas de toda a sua obra e, em especial, na Óptica III: "E, portanto, não tenho escrúpulos em propor os princípios de movimento acima mencionados, sendo eles de uma extensão muito geral, e deixar suas causas serem descobertas." (7)
Uma outra aproximação assumida por Newton relaciona-se ao conceito "ponto material". Este nada mais é senão outro construto de alto nível, agora de natureza lógica, e a ser utilizado quando da aplicação de suas leis, ou hipóteses básicas, na resolução de problemas do dia-a-dia. O conceito em si não é inerente à teoria mas a como utilizá-la. E sua utilização também não é livre de críticas ou restrições. Da mesma maneira que a ação a distância comporta um refinamento, a incorporar os "potenciais retardados", o cálculo do centro de massa de corpos movendo-se a grandes velocidades deve sujeitar-se também a correções relativistas (8) sob pena de falsearmos, de maneira indevida, uma teoria que, por motivos não bem esclarecidos, talvez por falta de continuadores à altura, permaneceu inacabada por mais de três séculos.
2.3 A importância da intuição
Não é fácil conceituar a intuição. Se perscrutarmos os dicionários, encontraremos algo do tipo: a intuição é o "ato de ver, perceber, discernir, pressentir" (9). Fica-nos então aquela impressão de que a intuição é o "ato de ver" algum objeto ou fenômeno de maneira diferente daquela normalmente vista pela maioria das pessoas que "olham" para este objeto ou fenômeno. Por exemplo, bilhões de pessoas, no decorrer de milhares de anos, já deve ter se deparado com um cenário, ao cair da tarde onde, por trás de uma macieira, repleta de frutos suspensos por pedúnculos, visualiza-se a Lua, "fixa" ao firmamento. Quantos "viram" algo além de maçãs e Lua? Pois é bem possível que num cenário como este e em seu sítio, em Woolsthorpe, o jovem Isaac Newton, com apenas 24 anos de idade, tenha "visualizado", além de maçãs e da Lua, a inércia retilínea e a atração entre corpos com massa. Entre a visão normal, ou o ato puro e simples de "olhar", e a visão sofisticada, qual seja, o "ato de ver, de perceber, de discernir, de pressentir", reside o segredo da intuição, também descrita como "a contemplação pela qual se atinge a verdade por meio não racional" (9). Vamos então trabalhar um pouco mais este conceito no sentido de esclarecer o que entendemos aqui por verdade e porque o processo intuitivo seria não racional.
O cientista é, dentre outros, um homem que procura pela verdade e que, portanto, assume a existência desta verdade. Nesta procura, admite como certo o que poderíamos chamar por verdade provisória. Digamos então que esta última seja o que consideramos como verdade científica e o que a distingue das demais verdades provisórias, encontradas pelos não cientistas, seria o seu acoplamento ao método científico ou à experimentação. Para resumir, poderíamos dizer que "a verdade científica é uma verdade provisória tomada por empréstimo da natureza e da forma como ela se nos aparenta ser" (5). As hipóteses e conjecturas já discutidas assumem, com frequência, esse papel de verdades científicas. Digamos, então, que o primeiro passo, mas não o único e/ou o derradeiro, para chegarmos às verdades científicas, seria a contemplação da natureza.
A não racionalidade, atribuída à intuição, retrata o seu caráter essencial mas não engloba, propriamente, todo o processo intuitivo. Digamos que refere-se ao "insight" ou estalo ou, ainda, à "percepção de alguma coisa estranha", não notada nas outras vezes em que se observou o mesmo objeto ou fenômeno. É óbvio que esta percepção, ao ser trabalhada racionalmente, poderá vir a se constituir numa conjectura ou hipótese. No entanto, mesmo antes de formularmos uma conjectura ou hipótese, já estamos frente a algo a que podemos associar o conceito de verdade provisória. Existe um conceito popular a dizer: "Gato escaldado tem medo de água fria." Seria isto equivalente a admitir que o gato raciocina? Seria isto coerente com a afirmação de que o gato formula hipóteses (a água queima) e as generaliza (as próximas águas queimarão)? Provavelmente não! Podemos, pelo exemplo, simplesmente inferir que o gato está dotado de uma intuição primitiva e da capacidade de memorizar fatos e, em consequência disso, em condições de aprender por um meio não racional.
Se a ciência experimental começa pela intuição, poderíamos então concluir que o intuitivismo é a base fundamental de todos os conhecimentos humanos oriundos das ciências empíricas. É importante não confundir intuitivismo com intuicionismo. Este último relaciona-se à doutrina que faz da intuição o instrumento próprio do conhecimento da verdade: "Ver para crer." Mesmo porque, o cientista parte da contemplação do que realmente existe, e interpreta esta "verdade" seguindo um raciocínio lógico aprisionado ao método científico. O cientista, então, parte da verdade (intuitivismo) e procura por novas "verdades científicas" através da construção e corroboração de teorias. Afirmar que a ciência começa pela intuição é, portanto, bem diferente de dizer que a ciência começa pela observação. Críticas a este segundo posicionamento podem ser encontradas no livro de Chalmers (10) e o contraste entre as duas posições está relatado no artigo, já citado, que escrevi sobre o método científico (5).
É comum "contemplarmos a natureza" por vias indiretas. Newton, por exemplo, conhecedor da inércia circular de Galileu, "viu a Lua em movimento" e associou este movimento à desnecessidade de um "pedúnculo" para que a Lua permanecesse a uma distância fixa da Terra, o que não acontecia com as maçãs. Ou seja, Newton contemplou a natureza com conhecimentos adquiridos em seus estudos, o que é diferente de "observar" um fenômeno sem conhecimento algum. Einstein, por outro lado, contemplou a natureza utilizando-se unicamente da imaginação e de seus conhecimentos prévios, deixando a observação momentaneamente de lado. Seus conhecimentos sobre eletromagnetismo, aos quinze anos de idade, relacionavam-se a "brincadeiras" com uma bússola, ganha na infância, e o que pôde aprender no segundo grau, a respeito do eletromagnetismo vigente na época. Certamente ouviu falar sobre a experiência de Oersted, onde a bússola sofre uma deflexão ao ser colocada nas vizinhanças de um fio conduzindo uma corrente elétrica. A teoria de Maxwell explicava o fenômeno afirmando que o campo elétrico gerado por cargas em movimento (corrente elétrica) manifestar-se-ia em objetos em repouso (no caso, a bússola) como um campo magnético e, daí, a deflexão sofrida pela bússola. De alguma maneira, parte do campo elétrico transformava-se em magnético em virtude do movimento. Por um mecanismo do mesmo tipo, pelo menos em sua origem, a teoria de Maxwell explicava também o caráter eletromagnético da luz: campos elétricos e magnéticos iriam se alternando à medida em que a luz se propagasse. Em essência, foram essas as referências utilizadas pelo jovem Einstein para construir o cenário onde "visualizou" o nascimento de sua teoria da relatividade. Simplesmente imaginou estar lado a lado com uma onda eletromagnética. E percebeu que, a ser verdadeira a teoria de Maxwell, neste cenário construído os campos elétrico e magnético estariam em repouso. Como explicar, neste repouso, a alternância entre campos elétrico e magnético? Como explicar a coerência da teoria de Maxwell frente ao que lhe pareceu ser um absurdo? A saída encontrada foi conjecturar sobre a impossibilidade em se acompanhar uma onda eletromagnética. Daí a afirmar que a constante c, inerente às equações do eletromagnetismo, é universal e independente do referencial utilizado, tratou-se de um trabalho de refinamento de sua conclusão primeira, o que foi possível graças a seus conhecimentos sobre a teoria de Maxwell bem como de sua tentativa em compatibilizá-la com a relatividade de Galileu; trabalho este concluído aos 25 anos de idade e publicado sob o título "Sobre a eletrodinâmica dos corpos em movimento".
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Referências:
[1] EINSTEIN, A.: Como Vejo o Mundo, Ed. Nova Fronteira, Rio de Janeiro, 1981, p.145. Vide a afirmação citada no cabeçalho deste capítulo.
[2] MESQUITA FILHO, A.(1986): Duelo entre Gigantes, Nova Stella (Cefisma), n.° 5, pp.11-9, São Paulo.
[3] MESQUITA FILHO, A. (1987): Confesso que Blefei - Física Antiga x Moderna, Editora das Faculdades (hoje Universidade) São Judas Tadeu, São Paulo, pp.133-40.
[4] BARATA, J.C.A. (1999): O Princípio de Incerteza e as Desigualdades de Bell, IFUSP, Notas de Aula. [http://www.fma.if.usp.br/~jbarata/notas_de_aula_html/pr-inc/pr-inc.html - link desativado]
[5] MESQUITA FILHO, A.(1996): Teoria sobre o método científico, Integração II(7):255-62,1996.
[6] LACEY, H.M.: A Linguagem do Espaço e do Tempo, Ed. Perspectiva S.A., 1972.
[7] NEWTON, I.: Book Three of the Optiks, em Opticks, Dover Publ.Inc., New York, 1979.
[8] MESQUITA FILHO, A (1999): O Espaço Curvo Euclidiano e a Relatividade Galileana, artigo apresentado no V Simpósio Multidisciplinar da USJT e a ser publicado na revista Integração.
[9] FERREIRA, A.B.H. (1975): Novo Dicionário Aurélio, Ed. Nova Fronteira S.A., Rio de Janeiro.
[10] CHALMERS, A.F. (1976): O que é ciência afinal?, Ed.Brasiliense, São Paulo, (1993 - tradução), São Paulo.