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A natureza da ciência Alexandre Bagdonas Henrique.

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Apresentação em tema: "A natureza da ciência Alexandre Bagdonas Henrique."— Transcrição da apresentação:

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3 A natureza da ciência Alexandre Bagdonas Henrique

4 Objetivos Através de exemplos da História da Astronomia, discutir a nossa visão da ciência Senso comum da ciência Senso comum da ciência Grécia antiga Grécia antiga Galileu Galileu Francis Bacon: Indução Francis Bacon: Indução David Hume: Críticas à indução David Hume: Críticas à indução Karl Popper: Falsificacionismo Karl Popper: Falsificacionismo A Revolução Copernicana A Revolução Copernicana Filósofos contemporâneos Filósofos contemporâneos

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6 Senso comum da ciência Conhecimento científico é provado Conhecimento científico é provado Teorias são derivadas rigorosamente dos dados experimentais, obtidas através de informações sensoriais Teorias são derivadas rigorosamente dos dados experimentais, obtidas através de informações sensoriais Ciência é objetiva, e, portanto, confiável Ciência é objetiva, e, portanto, confiável

7 Grécia antiga Conhecimento obtido pelas observações não é confiável Conhecimento obtido pelas observações não é confiável Muito progresso em filosofia e matemática, mas avanço reduzido em ciências empíricas 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 Filosofia de Aristóteles (séc.IV ac) ainda é estudada, mas sua Física é pouco conhecida

8 Aristóteles ( a.C.) Discípulo de Platão e tutor de Alexandre o Grande Estudou política, metafísica, psicologia, lógica, poesia... Biologia e física Referências aos pré-socráticos

9 Elementos de Empédocles Proporções dos elementos determinam propriedades das substâncias Movimentos além dos naturais pressupõem uma causa

10 Duas físicas Mudança, criação e destruição Da Terra até a órbita da Lua 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

11 Universo aristotélico Neste sistema, tudo gira em torno da Terra

12 Ptolomeu (séc. II dC) Sistema astronômico Geocêntrico Sistema astronômico Geocêntrico Lua Terra Vênus Sol Marte Estrelas Fixas

13 Geocentrismo Epiciclos Epiciclos Visão de mundo dominante nos próximos séculos Visão de mundo dominante nos próximos séculos

14 Sistema Heliocêntrico Sistema Heliocêntrico Copérnico ( )

15 Galileu ( ) Mudança de atitude ao fazer ciência baseando-se em observações 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 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 Telescópio: embate entre escritos aristotélicos e a Bíblia e as observações

16 Observações de Galileu Fases de Vênus Fases de Vênus Crateras na Lua Crateras na Lua Luas de Júpiter Luas de Júpiter

17 Primeiras Observações - Como tudo começou... 7 de Janeiro de 1610

18 Primeiras Observações - Como tudo começou de Janeiro de 1610

19 Primeiras Observações - Como tudo começou de Janeiro de 1610

20 Primeiras Observações - Como tudo começou de Janeiro de 1610

21 Polêmica Por que observação com telescópio é preferível a olho nu? Por que observação com telescópio é preferível a olho nu? Teoria óptica: Kepler (contemporâneo), que projetou sistema astronômico Teoria óptica: Kepler (contemporâneo), que projetou sistema astronômico Apontar para objetos terrestres Apontar para objetos terrestres Desenho de Galileu contém crateras inexistentes Desenho de Galileu contém crateras inexistentes

22 Francis Bacon ( ) Formulou princípios da indução científica Formulou princípios da indução científica Desde então sua teoria vem sendo modificada e aperfeiçoada Desde então sua teoria vem sendo modificada e aperfeiçoada Ainda hoje há filósofos indutivistas Ainda hoje há filósofos indutivistas

23 Indutivismo Observação com órgãos dos sentidos normais, é registro fiel, isento de preconceitos Observação com órgãos dos sentidos normais, é registro fiel, isento de preconceitos Observações geram afirmações singulares Observações geram afirmações singulares Ex: Uma pedra caiu no chão quando solta Ex: Uma pedra caiu no chão quando solta A ciência é feita de afirmações universais A ciência é feita de afirmações universais Ex: Existe uma força de atração entre todos os corpos materiais. 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: Obtenção, a partir de uma série finita de proposições de observação, de uma lei universal

24 Indução Número de observações deve ser grande Número de observações deve ser grande Observações devem ser repetidas sob uma ampla variedade de condições Observações devem ser repetidas sob uma ampla variedade de condições Nenhuma observação deve conflitar com a lei universal Nenhuma observação deve conflitar com a lei universal Ex: barra metálica aquecida Ex: barra metálica aquecida

25 FATOS ADQUIRIDOS PELA OBSERVAÇÃO LEIS E TEORIAS PREVISÕES E EXPLICAÇÕES Ex: Newton e a maçã Indução Dedução

26 Críticas ao Indutivismo David Hume ( ) David Hume ( ) Como justificar o princípio da indução? Como justificar o princípio da indução? Lógica? Lógica? É possível chegar a uma conclusão falsa obtida indutivamente a partir de premissas verdadeiras É possível chegar a uma conclusão falsa obtida indutivamente a partir de premissas verdadeiras Ex: Todos os corvos são pretos Ex: Todos os corvos são pretos Experiência? Experiência? Trata-se de uma argumentação circular Trata-se de uma argumentação circular

27 Mais críticas ao Indutivismo Ciência começa com observação Ciência começa com observação Observação é uma base segura Observação é uma base segura

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

29 Dependência da teoria Proposições de observação pressupõem teorias, e podem ser falsas Proposições de observação pressupõem teorias, e podem ser falsas Quanto mais rigoroso for o teste de uma proposição, mais teoria é necessária Quanto mais rigoroso for o teste de uma proposição, mais teoria é necessária Ex: Giz Ex: Giz

30 Falsificacionismo Karl Popper ( ). Karl Popper ( ). Observações são orientadas pela teoria Observações 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 observações, podendo ser falsificáveis Uma vez propostas, as teorias devem ser testadas pelas observações, podendo ser falsificáveis Quanto mais falsificável uma teoria, melhor ela é Quanto mais falsificável uma teoria, melhor ela é

31 Base lógica: é possível deduzir a partir de proposições singulares, que uma teoria é falsa Base lógica: é possível deduzir a partir de proposições 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 pretos Logo, nem todos os corvos são pretos Modificações ad hoc Modificações ad hoc Acréscimos de postulados para proteger teorias de falsificações potenciais que não tenham conseqüências testáveis devem ser eliminados Acréscimos de postulados para proteger teorias de falsificações potenciais que não tenham conseqüências testáveis devem ser eliminados Ex: Galileu vs. Aristóteles, crateras da Lua Ex: Galileu vs. Aristóteles, crateras da Lua

32 Argumentos a favor: Planetas interiores sempre próximos ao Sol Planetas interiores sempre próximos ao Sol A revolução copernicana

33 Laçadas planetárias Geocêntrico

34 Heliocêntrico

35 Argumentos contrários Corpos jogados de cima Corpos jogados de cima de uma torre de uma torre Corpos deveriam Corpos deveriam cair da Terra em cair da Terra em rotação rotação Movimento da Lua Movimento da Lua

36 Paralaxe Paralaxe de Marte Paralaxe Estelar

37 A mecânica de Galileu Iniciou bases de uma nova mecânica que substituiu a Aristotélica Iniciou bases de uma nova mecânica que substituiu a Aristotélica Lei circular da inércia, movimento circular uniforme Lei circular da inércia, movimento circular uniforme Defesa de Copérnico: argumento da Torre Defesa de Copérnico: argumento da Torre

38 Newton ( ) Força como causa dos movimentos Força como causa dos movimentos Inércia linear Inércia linear Gravitação Gravitação Explicou porque corpos não caem da Terra Unificação da física celeste e terrestre Unificação da física celeste e terrestre

39 Limitações do Falsificacionismo A aceitação de teorias é sempre tentativa, mas a rejeição de teorias pode ser decisiva 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 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 Ex: fases de Vênus e Copérnico, Lua no horizonte Inadequação histórica: muitas teorias boas teriam sido descartadas no começo Inadequação histórica: muitas teorias boas teriam sido descartadas no começo Ex: Copérnico, Newton Ex: Copérnico, Newton

40 Filosofia da Ciência Visão do senso comum da ciência é ingênua Visão do senso comum da ciência é ingênua Importância da história no ensino Importância da história no ensino Ensino só trata das teorias "vencedoras", dando uma visão errada sobre a natureza da ciência. Filósofos contemporâneos Thomas Kuhn Thomas Kuhn Lakatos Lakatos Feyerabend Feyerabend

41 Referências 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/ pdf) Agradecimentos Agradecimentos Adalberto e Eder (antigos monitores) Profa. Cibelle Prof. Djalma

42 EXTRAS

43 Teorias não podem ser falsificadas Complexidade das situações de teste reais Previsão de uma teoria envolve muitas premissas Previsão de uma teoria envolve muitas premissas Caso a previsão se revele falsa, não é fácil descobrir qual das premissas é falsa. Caso a previsão se revele falsa, não é fácil descobrir qual das premissas é falsa.

44 Ceticismo Hume adotou uma postura cética: já que a indução não pode ser justificada, então a ciência não pode ser justificada racionalmente. 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 Crenças em leis e teorias são hábitos psicológicos adquiridos pelas observações repetidas

45 Indutivistas modernos Não são adeptos de que a ciência começa com a observação Não são adeptos de que a ciência começa com a observação Indução serve para justificar ou avaliar métodos científicos Indução serve para justificar ou avaliar métodos científicos Criação de teorias envolve inspiração, acidentes ou mesmo séries de observações e cálculos. Criação de teorias envolve inspiração, acidentes ou mesmo séries de observações e cálculos. Ex: maçã de Newton, raios X e Kepler Ex: maçã de Newton, raios X e Kepler Atos criativos que desafiam a lógica, estariam fora do escopo da filosofia da ciência Atos criativos que desafiam a lógica, estariam fora do escopo da filosofia da ciência

46 Falsificabilidade como critério Hipóteses científicas devem ser falsificáveis para serem científicas Hipóteses científicas devem ser falsificáveis para serem científicas Ex: Ex: Ou está chovendo ou não está. Ou está chovendo ou não está. Todos os pontos pontos num círculo euclidiano são equidistantes do centro. Todos os pontos pontos num círculo euclidiano são 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 Adler Teoria da história de Marx, psicologia de Freud e Adler Quanto mais falsificável uma teoria, melhor ela é Quanto mais falsificável uma teoria, melhor ela é

47 Falsificacionismo 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, mas sim que é a melhor possível 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 Comparação entre hipóteses: hipótese deve ser mais falsificável que a que ela quer substituir Avanços significativos: Avanços significativos: Confirmação de conjecturas audaciosas Confirmação de conjecturas audaciosas Falsificação de conjecturas cautelosas Falsificação de conjecturas cautelosas Ex: Netuno, sólidos de Kepler Ex: Netuno, sólidos de Kepler

48 Teorias não podem ser falsificadas Complexidade das situações de teste reais Previsão de uma teoria envolve muitas premissas Previsão de uma teoria envolve muitas premissas Caso a previsão se revele falsa, não é fácil descobrir qual das premissas é falsa. Caso a previsão se revele falsa, não é fácil descobrir qual das premissas é falsa. Ex: Netuno, Tycho Brahe e a paralaxe Ex: Netuno, Tycho Brahe e a paralaxe

49 Um exemplo Lakatos É observado um desvio na órbita prevista pelas leis de Newton de um planeta p 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 Hipótese: existe um planeta desconhecido p´, que é pequeno demais para ser observado Contrução de telescópio mais avançado Contrução de telescópio mais avançado Hipótese 2: nuvem de gás e poeira Hipótese 2: nuvem de gás e poeira Construção de satélite Construção de satélite Hipótese 3: Campo eletromagnético Hipótese 3: Campo eletromagnético

50 Thomas Kuhn ( ) Tanto indutivismo quanto falsificacionismo são inadequados em bases históricas Tanto indutivismo quanto falsificacionismo são inadequados em bases históricas Formado em Física, mas passou a estudar filosofia e história da ciência Formado em Física, mas passou a estudar filosofia e história da ciência Segunda Guerra Mundial: desprezo pelas ciências humanas Segunda Guerra Mundial: desprezo pelas ciências humanas

51 Progresso 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 específica Ex: Mecânica newtoniana, ótica de ondas, química analítica Ciência normal: cientistas que trabalham dentro do paradigma Crise: quando falsificações fogem do controle

52 O método científico Observação Observação Experimentos controlados, manipulação da natureza Experimentos controlados, manipulação da natureza Observações dependem da teoria Observações dependem da teoria Modelos Modelos Construção teórica usada para descrever ou prever observações Construção teórica usada para descrever ou prever observações Ex: Mapa Ex: Mapa Modelos não devem ser razoáveis Ex: Ação à distância de Newton, Mecânica Quântica Ex: Ação à distância de Newton, Mecânica Quântica

53 Poder de previsão Habilidade de um modelo em descrever observações passadas e prever observações futuras Habilidade de um modelo em descrever observações passadas e prever observações futuras Ao invés de falsificabilidade, modelos devem ter maior conteúdo de informação Ao invés de falsificabilidade, modelos devem ter maior conteúdo de informação Quanto maior o poder de previsão, mais precisa é a teoria Quanto maior o poder de previsão, mais precisa é a teoria Teorias anteriores passam a ter um limite de validade Teorias anteriores passam a ter um limite de validade Ex: Relatividade, Mecânica Quântica Ex: Relatividade, Mecânica Quântica Uma única falsa previsão não arruína um modelo Uma única falsa previsão não arruína um modelo Ex: Dayton Miller Ex: Dayton Miller

54 Errar é humano, controlar erros, ciência Medidas sem estimativa de erro têm pouca validade Medidas sem estimativa de erro têm pouca validade Por vezes, resultados extraordinários estão errados 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. 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 Ao contrario da justiça, na ciência, todos são culpados até que se prove o contrário

55 Como controlar os erros? Primeiramente, tanto observações como os modelos devem ser cuidadosamente construídos e testados Primeiramente, tanto observações como os modelos devem ser cuidadosamente construídos e testados Muitos erros surgem pela inconsistência dos modelos ou previsões erroneamente calculadas Muitos erros surgem pela inconsistência dos modelos ou previsões erroneamente calculadas Deve atentar-se a toda fonte de erro Deve atentar-se a toda fonte de erro

56 Reprodutibilidade O experimento deve ser reprodutível: pesquisadores independentes devem ser capaz de reproduzirem os mesmos resultados experimentais, dadas as mesmas condições de observação. 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 Uma medida irreprodutível muito provavelmente está errada Medidas inesperadas, mas reprodutíveis, provavelmente estão corretas Medidas inesperadas, mas reprodutíveis, provavelmente estão corretas

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

58 Revisão Uma outra forma de encontrar erros em um experimento é através da exposição de seus resultados à outras pessoas 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 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 A propriedade intelectual muitas vezes é inimiga do progresso científico

59 Cemitério de modelos ultrapassados A relatividade do errado: antigos modelos não são completamente descartados 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 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... Ex: modelo plano da Terra, mecânica newtoniana, etc... A ciência é a arte da aproximação apropriada A ciência é a arte da aproximação apropriada

60 Revoluções científicas Thomas Kuhn: defendeu dois tipos de ciência – ciência normal e extraordinária Thomas Kuhn: defendeu dois tipos de ciência – ciência normal e extraordinária Ciência normal: pesquisa dentro dos paradigmas, conflito com paradigmas subsidiários Ciência normal: pesquisa dentro dos paradigmas, conflito com paradigmas subsidiários Ciência extraordinária: transposição dos paradigmas vigentes principais Ciência extraordinária: transposição dos paradigmas vigentes principais

61 Quando há revolução científica, o novo modelo expande as fronteiras da predição e observação 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 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 Novo modelo deve ser válido também no regime do primeiro

62 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 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 Ex: Transformações unitárias na mecânica quântica, transformações canônicas na mecânica clássica Modelo mais simples com menor número de suposições prevalece Modelo mais simples com menor número de suposições prevalece

63 Equivalência efetiva Modelos distintos podem apresentar equivalência para uma serie de observações 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 Ex: Relatividade e mecânica clássica para corpos com baixas velocidades, Mecânica quântica e clássica para órbitas planetárias

64 Conclusão O método científico é baseado na observação e construção de modelos O método científico é baseado na observação e construção de modelos Observações devem ser feitas cuidadosamente e devem ser reprodutíveis Observações devem ser feitas cuidadosamente e devem ser reprodutíveis Deve-se controlar os erros Deve-se controlar os erros O modelo deve ser o mais abrangente e simples possível O modelo deve ser o mais abrangente e simples possível Novos modelos ampliam o poder preditivo sem invalidar o modelo anterior Novos modelos ampliam o poder preditivo sem invalidar o modelo anterior


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