Thomas Kuhn é sempre lembrado por duas palavras simples. Paradigmas e revoluções. O curioso (na verdade, nem tão curioso assim) é que estes pontos são incrivelmente mal compreendidos. Vou falar de paradigmas em outra oportunidade. Por hora, fiquemos com as revoluções.

Quando falamos em revolução, pensamos logo na sua conotação “franco-cheguevariana“. Ou seja, de mudança radical em um modelo ou sistema qualquer. A Revolução Científica do século XVII é um bom exemplo disso. Até então, a ciência não era nem mesmo conhecida como ciência, não existia comunidades científicas e por aí vai.

Mas não é assim pra Thomas Kuhn. No caso dele, a palavra revolução tem sentido de um evento cíclico que se completa. Vejamos com detalhes. Kuhn defende que a ciência passa por alguns “períodos” bem definidos. Nomeadamente os períodos de “ciência normal” e “ciência extraordinária”. Esses períodos estão diretamente relacionados com a mudança de paradigmas.

"Ay que mudar pero sin perder la funcionalidá jamás Che!!!" - "Bien hablado, bien hablado Thom!"

A fase de ciência normal é caracterizada pela aceitação praticamente axiomática de um paradigma qualquer, enquanto a fase de ciência extraordinário é caracterizada pela substituição do paradigma vigente por outro. Detalhes sobre isso serão tratados em outro texto, mas é importante notar que existe um componente cíclico nestas fases.

Em resumo, bastante esquemático, funciona assim: Durante a fase de ciência normal as pesquisas são feitas sob os moldes do paradigma vigente. Eventualmente existe um ou dois problemas que não podem ser resolvidos pelo paradigma. Estes problemas recebem o nome de “anomalias”. As anomalias podem se acumular até o ponto em que a credibilidade do paradigma é afetada. No processo, um outro paradigma pode acabar substituindo o antigo, resultando no período de “ciência extraordinária”. Uma vez que o paradigma antigo é substituído pelo novo, a “revolução” se completa, voltando para o período de ciência normal.

Embora uma revolução científica kuhniana provoque mudanças na ciência, essas mudanças não são necessariamente “bruscas” ou profundas. Em geral, afetam só a parte da comunidade científica envolvida com o paradigma que foi substituído.

Apesar disso Kuhn pode ser considera um homem revolucionário, não no sentido cíclico, no sentido tradicional. Seu trabalho afetou de forma ampla o modo de se estudar não só a filosofia da ciência, mas também a história.

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A questão central aonde eu queria chegar com todo este caso sobre o Universo ptolemaico é a maneira como nos posicionamos ao olhar para a antiguidade. É muito comum imaginarmos a construção do conhecimento como uma sucessão de fatos que se acumulam. Mas essa visão não parece ser muito correta.

O principal problema em imaginar uma “linha do tempo” historico-científica é que, quase que invariavelmente, colocamos as novas descobertas como “superiores” às descobertas passadas. Com efeito, as vezes cometemos o erro de defendermos um modelo aonde as teorias modernas são a grosso modo evolução das teorias antigas.

Ver a história da ciência desta forma, é ignorar uma série de fatores. O principal deles é que os povos antigos não eram necessariamente primitivos. Olhando com certo rigor, podemos observar claramente que os problemas que afligiam as grandes mentes da antiguidade, não são diferentes dos problemas que afetam a sociedade moderna.

Questões sobre a natureza do tempo, funcionamento do sistema solar e do Universo, questão básicas sobre o movimento dos corpos e por aí vai, sempre foram problemas centrais. Veja que todo o conhecimento adquirido, que vem de muito antes do “milagre grego”, remontando à Babilônia a mais de quatro séculos antes de Cristo até hoje, não é capaz de resolver todos os problemas sobre o estudo sistemático do mundo físico.

Há problemas que jamais foram resolvidos. Há problemas que se imaginava estarem resolvidos, mas que as vezes retornam para assombrar os cientistas modernos. Fora o fato de a ciência ter passado por uma grande reformulação durante a chamada “revolução científica”. Oras, com uma história tão fragmentada e cheia de acidentes, não temos como encontrar uma “fluidez” no conhecimento científico.

Teorias e modelos científicos vem e vão a todo instante. Teorias que não são capazes de resolver certas classes de problemas, como a física newtoniana, dificilmente são abandonadas quando um novo modelo mais completo é encontrado. O que nos falta é olhar com mais respeito para os antigos.

Os problemas levantados por estas civilizações são, respeitando as devidas proporções, os exatos mesmos problemas que enfrentamos hoje. O único mérito da ciência moderna é ter atingido uma maturidade técnica suficiente para abordar estas questões por novos pontos de vista.

Há quem defenda que nem mesmo disso podemos nos gabar.

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Como vimos no texto anterior, Ptolomeu em seu livro Almagesto, propõe um modelo bastante rigoroso de Universo geocêntrico. E o começa fazendo listando uma série de argumentos, empiricamente suportados, descrevendo uma terra em forma de esfera e fixa. Partindo daí, passa à teoria do Sol.

A teoria do Sol de Ptolomeu é basicamente uma transcrição das idéias de Hiparco. Pelos dados empíricos da época, Hiparco (e portanto Ptolomeu) conseguia prever com certa acuidade quanto tempo o Sol levava para dar uma volta à Terra (e portanto, a duração de 1 ano), bem como sua posição relativa em datas futuras ou passadas.

Já nesta época se sabia que um ano durava em média 365 dias. O cálculo era muito simples, imaginando que o Sol descreve uma orbita circular ao redor da terra, podemos dividir esta orbita em graus. Como sabemos, um círculo possui 360° e, por medições relativamente simples, era possível saber que o Sol se deslocava aproximadamente 1° por dia. Dividindo este círculo em 4 partes iguais, podíamos distribuir as estações do ano por este círculo.

Mas como sabemos, as estações do ano não possuem a mesma duração em dias. Ptolomeu resolvia este problema deslocando o centro da orbita solar, também conhecida como epiciclo solar. Uma vez que sua teoria do Sol estava descrita, Ptolomeu partiu para a descrição do resto do Universo.

Embora eu tenha abordado o trabalho de Ptolomeu de forma bastante simplificada, com estes dados fica fácil combater as críticas feitas ao homem. As acusações de adulteração dos dados empíricos, são respondidas facilmente quando sabemos que todos os sistemas astronômicos clássicos lidavam sempre com anomalias regulares.

No caso do sistema ptolemaico, esta anomalia estava justamente na previsão futura ou passada da posição do Sol. Os cálculos feitos sempre se enganavam em um índice frequente. De forma que era possível prever o erro com certa acuidade e integrar esse valor no cálculo. Esse tipo de “jeitinho brasileiro” não é exclusividade de Ptolomeu ou Hiparco. Foi usado pelos egípcios para corrigir seus calendários, é usado até hoje pra corrigir nosso calendário e mesmo Einstein chegou a fazer algo parecido criando a constante cosmológica.

A crítica sobre o uso de múltiplos epicíclos para descrever o movimento dos planetas é válida. No entanto, o recurso foi igualmente usado por Copérnico, de maneira ainda mais grosseira, mais de mil anos depois de Ptolomeu, em um modelo de Universo que supostamente era mais correto. Na verdade não era, o grande mérito de Copérnico foi postular que a Terra não era o centro do Universo e, como qualquer outro planeta, se movia ao redor do Sol. O sistema de Copérnico era tão problemático que durou parcos 50 anos, sendo logo substituído pelo modelo de Kepler.

Embora eu pudesse seguir argumentando contra as muitas críticas feitas à Ptolomeu, prefiro passar para uma questão mais relevante. É o que faremos no próximo texto.

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Há um certo tempo me envolvi em uma controvérsia com um texto do G1 que fazia, digamos assim, uma pequena injustiça com Cláudio Ptolomeu. Discussões a parte, só hoje, estudando melhor a figura de Ptolomeu, é que me ocorreu que o trabalho do matemático carrega em si questões mais profundas.

Primeiro precisamos contextualizar. Ptolomeu viveu aproximadamente no ano de 160 d.C. Aparentemente passou toda sua vida em Alexandria e desenvolveu grandes trabalhos em astronomia, astrologia, geografia e etc. Sua obra mais conhecida, o “Almagesto”, é um livro constituído de 13 volumes que tem a difícil tarefa de descrever o universo.

É no 1º volume do Almagesto que Ptolomeu faz algumas proposições que hoje parecem ingênuas. Entre estas, a de que a Terra esta fixa no centro do Universo, enquanto o Sol, os planetas conhecidos à época e a Lua descrevem orbitas ao redor de nosso planeta. Sobre estas idéias, precisamos recuar um pouco na história.

O modelo geocêntrico de Universo remonta a Aristóteles. O grande filósofo grego, por conseqüência de sua teoria do movimento que será melhor explorado em outra oportunidade, propõe que a Terra ocupa um lugar ao centro do Universo, com todo o resto orbitando ao seu redor. Sua idéia é reafirmada com Hiparco, em 160 a.C. É de Hiparco que Ptolomeu parte para sua descrição de Universo.

Assim como Aristóteles, Ptolomeu fornece uma série de dados empíricos para comprovar que a Terra se encontra fixa no centro do Universo. Por exemplo, um objeto em queda livre caí, a não ser por ação do vento, invariavelmente em linha reta. Pode parecer um argumento ingênuo e, hoje sabemos, incorreto. No entanto, é preciso lembrar que se não tínhamos conhecimento sobre inércia ou gravidade em 400 a.C. com Aristóteles, também não tínhamos esse conhecimento em 160 d.C.

Partindo da premissa de que era o Sol que orbitava a Terra, e fazendo algumas medições como o movimento do Sol pelo céu em um período de um ano, Ptolomeu constrói todo um modelo bastante rigoroso de Universo. Veremos este modelo com mais detalhe no próximo texto.

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O Carlos, lá do Lablogatórios, escreveu por estes dias um texto que trata do ego dos cientistas. No texto ele levanta duas questão que, para mim, são muito interessantes e permitem boas reflexões. Coloco abaixo a parte central das duas questões (mas por favor, NÃO deixem de ler o texto integral).

A primeira questão diz: “…O bom disso é que a Ciência possui mecanismos de auto-correção, e que são usados freqüentemente…”. E a segunda: “…se um cientista vir uma oportunidade de destruir uma verdade científica, ele o fará imediatamente e com prazer…”.

Vamos começar de trás pra frente, tratando primeiro da questão sobre verdade científica e refutação. Me é um pouco estranho o uso do termo “verdade científica” pra se referir a uma proposição, ou teoria. Talvez por causa do meu pé atrás com a palavra “verdade”. É um termo filosoficamente tão controverso, que o evito sempre que posso. Mas pra além disso, ainda temos a questão de que essencialmente a ciência não pode ser feita de verdades.

Quer dizer, ela pode tentar pra valer. Mas como sabemos, a verdade é um objetivo inalcançável. E não podia ser diferente, todo conhecimento científico é passageiro. O que nos leva ao segundo ponto desta questão, a refutação. É verdade (ops, olha a verdade ai!) que cientistas tem o ego inflado. Alguns mais que outros. E não há verdadeiramente nada de errado com isso.

A ciência ganha muito com grandes controvérsias e brigas de ego. São inúmeros os casos na história de grandes “pendengas” científicas que, de uma forma ou de outra, levaram ao desenvolvimento de novas teorias, ou a popularização de teorias menos comentadas. Já recomendei um livro que trata de forma bastante boa esse tema. O caso é que é de se esperar que qualquer bom cientista tenha uma posição questionadora. E isso não significa dizer que se deve questionar tudo de forma cega e irracional.

O questionamento tem um papel fundamental no primeiro ponto. Quando o Carlos fala em “mecanismos de auto-correção”, suponho que ele esteja se referindo ao peer review, ou revisão por pares. Em termos mais simples, todo trabalho científico deve passar por um processo de revisão feito por colegas de área do cientista que publicou o artigo. Além do peer review, é suposto que existam métodos eficientes de se investigar qualquer teoria científica de forma mais cuidadosa. E em geral há mesmo.

Mas isso não significa que a ciência se “auto-corrija”. Na verdade, existem muitos casos aonde anomalias detectadas em teorias científicas são resolvidas com argumentos ad hoc, ou são muitas vezes ignoradas. Quando confrontada com uma anomalia, a comunidade científica parece agir de forma arbitrária, escolhendo para cada caso um tipo diferente de tratamento.

É mais ou menos o que o filósofo da ciência Imre Lakatos defende, embora de certa forma ele salve a ciência do relativismo completo, alegando que há regras para a aceitação de teorias ad hoc. Kuhn, como se sabe, não é tão “bonzinho”, e alega com todas as letras que a ciência tem mesmo uma base relativesca.

Em outros termos a ciência não parece se auto-corrigir, mas se auto-valida de maneiras nem sempre tão objetivas quanto gostamos de pensar.

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Este exemplo, clássico em livros textos e didáticos, ilustra a um exemplo de um mecanismo de mudanças na frequência dos alelos, ocorrido entre espécies de mariposas Biston betularia, durante a revolução industrial na Inglaterra. Esta espécie de mariposa é polimórfica, ou seja, apresentam vários genes alelos para uma determinada característica, e isto fenotipicamente se expressa em mariposas de dois tipos a variedade melânica (escura) e a variedade não-melânica (clara). A variedade melânica é determinada por um gene e a cinza por um alelo diferente, sendo o gene da forma melânica não dominante sobre o não-melânico.

A forma melânica era rara e a forma não-melânica mais comum de serem encontradas nos bosques ingleses, antes das indústrias começarem suas atividades nos arredores, com lançamento de gases poluentes, o que causou o enegrecimento dos troncos das árvores. Com isso este fator, ocorreu um aumento da frequência da forma melânica que passou a ser bem mais frequente.

O aumento da abundância relativa da frequência das mariposas melânicas aconteceu devido à ação da seleção natural. A hipótese era que: “Contra um fundo coberto de fuligem, as aves poderiam ver as mariposas mais claras melhor e, portanto se alimentar delas”. Como resultado, as mariposas melânicas, melhor camufladas, sobreviveriam até à idade reprodutiva, deixando descendência. O maior número de filhotes deixados por mariposas melânicas é o que causou aumento da sua freqüência, num exemplo de reprodução é diferencial, contribuindo com um maior número de descendentes para as gerações subsequentes.

No entanto, em 1975 foi iniciado um programa de despoluição atmosférica nas áreas industriais da Inglaterra, com redução das emissões de poluentes em mais de 90%. Nos anos seguintes ao início do programa, foi observado um aumento na freqüência do fenótipo não-melânico e redução fenótipo melânico. Esses resultados comprovam a ação da seleção natural, que inverteu sua ação, agora ela atua contra o fenótipo melânico.

Contudo surge um novo problema, no período em que o fenótipo melânico sofreu uma redução na sua freqüência relativa, os troncos das árvores continuaram escuros, o que sugere que a hipótese clássica de que os troncos davam a camuflagem às mariposas não estava correta.

Alguns dos possíveis erros na formulação desta hipótese e explicação podem ser, que as mariposas são insetos noturnos e durante o dia permanecem imóveis, os experimentos outrora realizados com as mariposas eram tendenciosos e faziam com que as mariposas não conseguissem voar durante o dia e no momento da soltura e serem capazes de buscar de abrigo que normalmente usam, simplesmente pousaram no lugar mais próximo, os troncos das árvores, e ali permaneceram imóveis facilitando a captura pelos pássaros.

Em resumo, pode-se afirmar que a seleção natural favorece o fenótipo melânico nas áreas poluídas, enquanto nas áreas não poluídas favorece o fenótipo não melânico. Todas as pesquisas mostram claramente a ação da seleção natural como função da poluição atmosférica; contudo, o mecanismo de ação da seleção natural não é claro, pois os pássaros não podem ser os únicos agentes da mortalidade diferencial dos dois fenótipos, uma vez que as árvores permaneceram escuras e, além disso, Biston betularia não pousa durante o dia em troncos de árvores.

O caso da mariposa Biston betularia é um clássico em que a ciência buscou explicações para uma verificação de mudança na frequência gênica, criando uma hipótese explicativa – ação da seleção natural através dos pássaros. No entanto as hipóteses científicas podem (e devem) serem testadas. A hipótese que foi aceita e provada pelos experimentos na época da revolução industrial não eram a explicação mais correta para o caso das mariposas.

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Aprendemos logo cedo na escola que um dos problemas que assustavam os navegadores de antigamente, era a idéia de que a Terra era chata. O mito de que era possível navegar até a borda do planeta, se cristalizou no senso-comum e é constantemente usado para simbolizar a ingenuidade dos antigos.

Mas o que dizem os historiadores da ciência é que esta história não passa de mito. A idéia de uma Terra chata existe na mitologia oriental. No entanto, para os povos da Europa ocidental, o planeta sempre teve formato esférico. O que, mantendo as devidas correções modernas, é relativamente correto.

O mapa atual da Terra em sua versão

Com efeito, os primeiros mapas celestes sempre colocavam a Terra representada como uma esfera, rodeada pela abóboda celeste. Mas se não era o medo de “cair” pela borda do planeta, existia afinal algo que assustava os antigos navegadores?

Na verdade, sim. Uma pequena observação empírica levou à criação de uma teoria equivocada. Não é preciso ter aparelhos científicos rebuscados para saber que, quanto mais nos dirigimos em direção ao equador, mais quente fica o clima.

Esta constatação deu origem a idéia de que o equador do planeta fosse tão absolutamente quente, que nada poderia sobreviver ali. Era como uma espécie de barreira intransponível, e embora fosse possível navegar até lá, era bastante provável que a tripulação fosse incapaz de sobreviver às temperaturas elevadas. A região foi chamada de “zona tórrida”.

A representação do que seria a "zona tórrida" em um mapa mundi atual.

A “parte de baixo” da Terra foi chamada de “antípoda“, que é uma variação de uma expressão grega que significa “pés opostos”. A expressão se deve ao fato de que acreditava-se que se existissem pessoas na outra metade da Terra, elas caminhariam literalmente de ponta cabeça.

O mito só foi derrubado completamente quando a nova rota comercial para as Índias foi estabelecida. Evidente que o conhecimento sobre a possibilidade de se atravessar a linha do equador já existia, de outra forma, a expedição de Vasco da Gama jamais teria sido aprovada.

É importante notar que, por mais ingênuas que estas idéias nos pareçam, para a época elas eram fruto de observação empírica do dia a dia. O que no entanto é ingênuo, é ainda hoje o mito da Terra chata continuar sendo usado para demonstrar o quão primitivo eram os povos antigos.

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Vivemos em um mundo moderno, ou ao menos é o que gostamos de dizer. Temos carros, computadores, celular, internet e estações espaciais. Todos símbolos da grande capacidade inventiva humana. Todos fruto do desenvolvimento acelerado do empreendimento científico.

Mesmo a ciência é normalmente referenciada como “ciência moderna”. O que nem sempre nos lembramos é que a base de sustentação dessa modernidade é uma idéia antiga. Muito antiga. Popularizada por um homem que viveu a mais de 300 anos antes de Cristo.

Aristóteles foi, e ainda é, um dos maiores gigantes do intelecto humano. Foi discípulo de Platão, mas desenvolveu uma filosofia curiosamente divergente da de seu mestre. E a divergência era a forma de encarar o mundo. Para Platão, o mundo físico era uma espécie de “sombra” de um outro mundo. Um lugar em que todas as coisas do plano físico existiam em sua versão real. O mundo platônico das idéias não podia ser atingido pelos sentidos humanos.

Platão, de vermelho e Aristóteles de azul.

Essa particularidade impedia que o homem soubesse as causas reais sobre qualquer fenômeno natural. De modo que para Platão, devíamos nos ater à descrição dos fenômenos físicos. Aristóteles trabalha sob um ponto de vista completamente oposto. Para ele, todo fenômeno da natureza deve ter uma causa natural. De modo que se quisermos saber mais a cerca de algum efeito natural, só precisamos observá-lo.

Esse pressuposto simples, conhecida como empirismo, é a base de toda a ciência moderna. A idéia de que os fenômenos físicos não são fruto de forças sobrenaturais, ou da ação de Deus, ou de qualquer outro tipo de entidade mágica ou mística, mas sim da interação de objetos físicos com o próprio meio físico nos colocou aonde estamos hoje.

Além disso, Aristóteles teve grande influência em ciências como astronomia e biologia. As descrições biológicas do filósofo são de uma qualidade inacreditável e, para o leitor desavisado, se confundem facilmente com descrições que biólogos modernos fariam. Duvida? Basta dar uma olhada nos “historia animalium“ (em inglês) para tirar a prova.

Poucos homens tiveram a versatilidade de Aristóteles. Seu modo de olhar para o mundo, bem como seu trabalho descritivo da natureza, é além de muito interessante, bastante complexo. Além de evidentemente ter sobrevivido aos milênios e estar presente em nosso dia a dia.

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