Afinal, a Ciência Explica ou Descreve?

De: Thais Cyrino de Mello Forato

Afinal, a Ciência Explica ou Descreve?

Profa. Ms. Thaís Cyrino de Mello Forato e Prof. Dr. Maurício Pietrocola

(Este artigo é parte de um trabalho mais amplo apresentado no V ENPEC, Bauru, dezembro de 2005)

Resumo: Um debate filosófico que se intensificou no início do século XX questionou a capacidade da ciência em fornecer explicações. Desde então, filósofos da ciência, cientistas e educadores têm contribuído para essa reflexão. Algumas propostas configuram-se em torno da modelização de teorias como recurso explicativo utilizado pela ciência, mas o sucesso de uma explicação, principalmente no ensino de ciências, parece estar vinculado à sua capacidade de satisfazer o interlocutor. Auxiliando na tarefa de fornecer explicações, recursos como episódios da história da ciência e a introdução de entes inobserváveis para a construção de teorias e modelos têm se mostrado eficientes.

Palavras-chave: explicação científica, sentimento de entendimento, modelização, história da ciência e entes inobserváveis.

O desejo de compreender situações, fatos, relações ou fenômenos inquietou os homens em todas as épocas de nossa história, e levou cada civilização a construir e sistematizar seu próprio corpo de conhecimentos. Mitos, filosofia, ciência e religião são formas elaboradas da invenção humana que, dentre outras coisas, pretendem produzir entendimento sobre o mundo. Mais especificamente no caso da ciência, geralmente considera-se que uma de suas principais funções seria fornecer explicações para os fenômenos naturais. Mas, em que medida as explicações científicas podem levar a uma resposta considerada satisfatória? Que requisitos uma explicação científica deve apresentar para fornecer um sentimento de entendimento em um dado interlocutor?

1. Explicação e Descrição

O conhecimento científico é concebido, geralmente, como meio de acesso ao funcionamento do mundo, outorgando-lhe sentido, explicando-o e considerando que um fato e sua correta explicação são, muitas vezes, inseparáveis (1). Neste sentido, tem-se recorrido ao uso de modelização das teorias para explicar fenômenos naturais, construindo, assim, uma representação do mundo físico. (2) Tal prática é sustentada pela crença de que uma explicação científica fornece a causa de um fenômeno, sendo a causa entendida como uma “relação entre eventos ou circunstâncias particulares distintas”. (3)

Ao longo da história da ciência, segundo Martins (1993), em alguns momentos foi preciso introduzir entes inobserváveis para construir teorias capazes de explicar regularidades observáveis em alguns fenômenos.(4) Tais entes inobserváveis são admitidos na prática científica e, a partir deles, é possível construir vários modelos denominados “modelos científicos substanciais”. A utilidade científica desses entes está na possibilidade de fornecerem uma explicação do mundo sensível, mas, por princípio, eles não têm conexão causal com nosso domínio sensorial. No entanto, essa prática científica foi criticada por alguns filósofos, uma vez que não se pode assegurar, a partir da observação de certos fenômenos, qual sua causa inobservável. O problema se coloca, pois é possível construir vários modelos substanciais conflitantes que explicam de modo diferente os mesmos fenômenos. Ernst Mach e Pierre Duhem negaram o papel explicativo dos modelos substanciais em favor de uma ciência fenomenológica. Henri Poincaré defendia uma posição distinta. Para ele, os modelos só são prejudiciais na ciência se forem confundidos com a realidade, mas em alguns domínios de estudo, a introdução de modelos substanciais pode ser útil.(5)

No início do século XX, as discussões sobre a validade dos modelos substanciais e a possibilidade de uma explicação científica fornecer a causa de um fenômeno intensificaram o debate no âmbito da filosofia da ciência. Pierre Duhem sustentou a idéia de que as teorias científicas representam, mas não explicam leis experimentais. Em 1900, Karl Pearson coloca, no prefácio de seu livro The grammar of science, que a ciência é descrição, mas não explicação.(6) Aumentando a controvérsia, Ludwig Wittgenstein afirma que: “na base de toda visão moderna do mundo está a ilusão de que as chamadas leis da natureza são as explicações dos fenômenos naturais”, enquanto Bertrand Russel, em 1913, questionava a possibilidade de uma explicação encontrar a causa do que busca compreender argumentando que “a palavra causa está tão inexplicavelmente presa a associações enganosas que sua completa exclusão do vocabulário científico se faz necessário”.(7)

Tal debate ensejou inúmeros estudos ao longo do século XX. Vários filósofos da ciência como Pierce, Meyerson, Bachelard, Popper, Kuhn, Laudan e Bunge refletiram sobre o problema da explicação. Os epistemólogos, de um modo geral, atribuíram o poder explicativo das teorias à sua capacidade de prever acontecimentos naturais e de manipular objetos da natureza. Tanto entre aqueles que se preocuparam com questões normativas ou por questões fácticas, a explicação científica foi um dos temas analisados.(8)

2. Filósofos e a Explicação Científica

Dentre as perspectivas mais recentes sobre o assunto, Rom Harré, filósofo da ciência, defende que a função das teorias é explicar, e nelas se exprime a compreensão do mundo. No entanto, ele admite que dois modelos opostos, tanto do ponto de vista lógico como epistemológico e metafísico, propõem a existência de dois tipos diferentes de teoria no que se refere às explicações científicas. (9) Um desses modelos baseia-se no conceito de forças e outro no conceito de vírus, e eles produzem formas distintas de explicação. Harré procura mostrar que a teoria mecânica traz um tipo de explicação diferente daquela fornecida pela teoria da transmissão da doença (que é diferente da descrição da doença).

A teoria mecânica introduz a força, um ente inobservável, cuja função é pragmática. Esse ente pode ser banido da teoria, segundo Harré, sem alteração drástica da mesma. Tal teoria organiza-se no seio de um sistema lógico e, a partir de princípios básicos, se deduzem as leis do movimento. Mas, permanece nossa questão: essas leis explicam ou descrevem o movimento?

A explicação científica dos acontecimentos quer se trate de sucessos individuais quer das suas seqüências, consiste em descrever o mecanismo que os produz. Só muito remotamente poderá dizer-se que a ciência mecânica explica o curso do movimento. As leis da mecânica são descritivas e não explanatórias.  (10)

Quando a teoria viral da doença foi proposta, também introduziu um ente inobservável (naquela época), mas este ente não pode ser banido da teoria, pois implicaria em distintas concepções de doença e cura. (11) O vírus, ao contrário da força, fornece uma explicação científica sobre o curso da doença. 

A presença do vírus explica aquilo que se descreve como síndrome ou desenrolar da doença, e quanto mais soubermos sobre a natureza e sobre o comportamento dos vírus, mais saberemos acerca da doença. É a interação do corpo do hospedeiro e do vírus seu parasita que origina os sintomas da doença que fornece a explicação do seu progresso. A teoria viral da poliomielite é, de facto, uma explicação científica, enquanto as magnificamente sistematizadas leis da mecânica o não são. (12)

As entidades inobserváveis introduzidas nas teorias, nos exemplos apresentados por Harré, seriam responsáveis pelo mecanismo causal nas explicações científicas. Para explicar um fenômeno é necessário saber descrever esse mecanismo causal. Portanto, idealmente para ele, a teoria deveria descrever o processo de um fenômeno que se procura compreender. Entretanto, cabe perguntarmos: em que medida descrever o processo de um fenômeno é reportar-se à sua causa? Ou ainda, o que consideramos mecanismo causal de fato reporta-se à causa primeira do fenômeno?

Para Harré, a possibilidade de explicação ocorre quando dispomos o conhecimento em estratos. Num primeiro momento, no estrato da observação, descobrem-se mecanismos de repetição regulares, não aleatórios, que impõem uma explicação. Depois, a explicação fornecida é a descrição dos mecanismos causais, em geral não observáveis, responsáveis pelo comportamento que dá origem aos esquemas observados. Este processo de estratificação prossegue até que a ciência atinja as relações fundamentais reconhecidas em cada época. Portanto, uma barreira imposta não pela natureza, mas por nossas próprias limitações. Harré defende que a capacidade de explicação de uma teoria está, de algum modo, vinculada ao que cada época considera satisfatório, e a introdução de entes inobserváveis é também uma ferramenta válida na elaboração de teorias científicas.

Nem todos os filósofos, cientistas ou educadores atualmente preocupam-se, incisivamente, com a distinção entre explicação e descrição, mas, parece-nos que de maneira pragmática, a discussão encaminha-se para o sentimento de entendimento que uma explicação pode fornecer. De um modo intuitivo, podemos considerar que tal sentimento de entendimento seria um estado psicológico singular que conduz o interlocutor a sentir-se suficientemente esclarecido em relação ao fato indagado. (13) Obviamente, sendo tal sentimento muitas vezes guiado por critérios subjetivos, ele não pode ser considerado como parâmetro para arbitrar a validade de uma explicação científica. Vários filósofos, educadores e cientistas como Bunge, Hempel, Gilbert, Weimberg, Friedman, Brewer apresentam propostas para a questão. Embora não haja uma única possibilidade consensual, elas parecem oferecer conciliação entre o rigor do “exame filosófico tradicional e a exigência de uma dimensão subjetiva no entendimento propiciado pelas explicações científicas”  . (14)

3. Atributos e a Qualidade da Explicação Científica

Para que uma explicação possa ser aceita como válida pelo interlocutor oferecendo um sentimento de entendimento, ela deve apresentar alguns atributos. No estudo apresentado por Brewer, Clarke e Chinn (1998), tal dimensão subjetiva de entendimento que uma explicação pode propiciar, parece predominar sobre questões puramente filosóficas. Os autores pretendem distinguir a explicação de outros processos conceituais como descrição ou avaliação. Segundo eles, a explicação é um relato que fornece uma estrutura conceitual para um fenômeno que leva o interlocutor a um sentimento de entendimento. Esta estrutura conceitual pode ser um fato, uma lei, ou uma teoria e sempre vai além do fenômeno que busca explicar, constituindo-se uma estrutura mais geral que integra diversos aspectos do mundo. Deste modo, submeter um fenômeno a uma estrutura conceitual maior, permite reduzir a arbitrariedade do fenômeno. Os autores citam Woodward, Friedman e Kitcher defendendo idéias muito parecidas, ou seja, para que algo possa ser considerado uma explicação, deve submeter-se a uma estrutura conceitual maior que o fenômeno original. (15)

A respeito dos debates entre filósofos da ciência e cientistas sobre a natureza das explicações científicas, Brewer et al. (1998) acreditam que os debates dos últimos 40 anos convergem para a hipótese defendida por eles: explicações científicas (i) fornecem uma estrutura conceitual para o fenômeno; (ii) vão além do fenômeno original; (iii) integram uma gama de fenômenos; (iv) mostram como o fenômeno original segue da estrutura; (v) proporcionam um sentimento de entender; e (vi) devem ser testáveis. Esta última exigência, a da testabilidade, pode ser considerada como um requisito que deriva da revolução científica.

Para não cientistas a qualidade de uma explicação pode ser avaliada mediante alguns atributos: a) Suporte empírico; b) Alcance, de forma que abarquem um grande número de fenômenos; c) Consistência; d) Simplicidade; e) Plausibilidade: o grau para o qual a explicação particular é consistente com as maiores convicções íntimas, subjetivas do indivíduo.

Para cientistas, uma explicação científica deve possuir, além destes, ainda outros atributos: f) Precisão: a capacidade de produzir predições precisas; g) Formalismo: podendo ser expressa de forma matemática; h) Fecundidade: proporcionando orientação para pesquisas futuras.

Brewer et al. apresentam o resultado de pesquisas mostrando que as explicações que apresentam tais atributos são aquelas que mais possibilitam um sentimento de entendimento ao interlocutor, sejam crianças, não-cientistas ou cientistas. A proposta dos autores para a natureza das explicações científicas parece reforçar nossa hipótese sobre o debate entre descrição e explicação. O que prevalece como critério nessa diferenciação é a capacidade de uma explicação em satisfazer seu interlocutor, mas esta não é uma discussão que ocorre no campo filosófico.

4. Explicações Científicas e o Ensino de Ciências

E do ponto de vista do ensino de ciências, como se coloca a questão? Segundo uma análise apresentada por Cupani e Pietrocola (2002) sobre a epistemologia de Mario Bunge, a explicação de eventos reais é a principal operação científica. A ciência não se limita a descrever o mundo e “constitui a melhor estratégia inventada até hoje para responder à pergunta sobre o porquê dos eventos”. (16) Para Bunge, todas as explicações racionais seguem uma mesma estrutura lógica: o fenômeno que se quer explicar submete-se a uma ou mais generalizações (leis ou regras). Segundo os autores, a reconstrução lógica de Bunge segue as conhecidas propostas clássicas de Hempel e Popper.

A explicação científica não se limita a vincular a existência de um acontecimento, ou a ocorrência de um fenômeno, à leis, mas sim, insere a descrição de um fato numa teoria; e para Bunge, é justamente tal fundamentação teórica que permite a uma explicação científica não ser, meramente, a inclusão de um enunciado singular em enunciados gerais. Nesse sentido, Cupani e Pietrocola apontam a diferença entre submeter um fato a teorias de “caixa preta” ou submete-lo a teorias “representacionais” (refere-se ao modus operandi dos sistemas, fornecendo explicações mais profundas). (17) Desta forma, a explicação científica implica na construção de modelos que buscarão explicitar o “mecanismo” do fato a ser explicado. Assim, a compreensão que uma explicação científica pode fornecer, só será entendida pelo especialista, familiarizado com as idéias técnicas envolvidas na elaboração do modelo.

A conseqüência disso para o ensino de ciências é que o conhecimento científico precisa ser transformado para chegar à sala de aula, pois os objetivos e interesses do ambiente escolar diferem daquele do contexto da prática profissional da ciência. Este processo de migração do conhecimento científico, conhecido como transposição didática (18) implica numa reestruturação deste conhecimento. Segundo Cupani e Pietrocola, esse caminho é inevitável e pode ser muito difícil. Alguns livros didáticos trazem “concepções errôneas sobre a ciência, seus produtos e métodos” reforçando os mitos do senso comum sobre a natureza do conhecimento científico. É necessário, neste contexto, que o educador esteja preparado para lidar com tais situações e é fundamental que ele “entenda os processos de produção da ciência, assim como as características e estatuto do conhecimento por ela produzido”. (19)

Nesse sentido, a análise de episódios de história da ciência pode auxiliar a compreensão do estatuto epistemológico do conhecimento científico. O debate entre diferentes teorias em determinados períodos históricos pode fornecer uma idéia menos distorcida do processo do fazer científico. Assim, a elaboração de modelos como explicação científica para determinados fenômenos configura-se uma ferramenta útil ao ensino de ciências.

As representações científicas do mundo real produzem-se através de modelos teóricos. Tais modelos enfocam apenas alguns aspectos da realidade, consideram apenas algumas variáveis e introduzem apenas algumas relações entre elas. O realismo da ciência visto desta forma, contrapõe-se ao realismo ingênuo que afeta o ensino, sem, no entanto, ceder às sedutoras teses do construtivismo radical, para o qual nada existe fora do sujeito. (20)

O objetivo da modelização não é oferecer uma explicação científica como cópia da realidade, mas uma representação simbólica dela, de modo que tal representação sempre pode ser aperfeiçoada. (21) Recorrer aos modelos ou a construção de entes inobserváveis constitui um instrumento válido à ciência na elaboração de suas explicações.

5. Considerações Finais

Apresentamos a análise de alguns autores a respeito das explicações científicas e adotamos alguns aspectos destes estudos como premissas para nossa proposta:1) Um debate no âmbito da filosofia da ciência questiona se a ciência descreve ou explica os fenômenos naturais; 2) Explicar uma regularidade geral é sub-sumí-la a outra regularidade mais abrangente, a uma lei mais geral; 3) O sucesso de uma explicação está vinculado à sua capacidade de produzir um sentimento de entendimento no interlocutor; 4) A capacidade de explicação de uma teoria está vinculada a fatores que cada época considera satisfatórios; 5) A introdução de entes inobserváveis na ciência é um recurso útil para a construção de modelos científicos substanciais; 6) A modelização de teorias têm sido um dos recursos adotados no ensino de ciências na tarefa de fornecer explicações; 7) O educador necessita compreender o estatuto epistemológico do conhecimento científico para fundamentar sua prática docente.

Sob esta perspectiva, estudar um episódio histórico permite perceber uma ciência construída por muitos, a partir de erros e acertos, de inúmeros experimentos e das idéias que vão amadurecendo e se estruturando ao longo do tempo. Estudos dessa natureza podem contribui para a compreensão do estatuto epistemológico do conhecimento científico. Tal entendimento contribui para o educador lidar de maneira crítica com a transposição didática, percebendo, antes de tudo, que não existe resposta definitiva na ciência e o debate entre teorias é um dos inúmeros fios que compõem a rica teia do saber, imaginada e criada pela mente humana. 

Notas

(1) Concari, 2001, p.85.
(2) Veja por exemplo: Gilbert & Boulter, 1998 e 2000; Pietrocola, 1999 e 2001 e Colinvaux, 1998.
(3) Strawson, 2002, p. 151. Não apresentaremos a discussão sobre explicações e causações realizada pelo autor devido a limitação de espaço, mas sugerimos a leitura do capítulo 9 que aborda tal debate.
(4) Martins, 1993, p. 13-14.
(5) Martins, 1993.
(6) Concari, 2001, p.87.
(7) Weinberg, 2001.
(8) Concari, 2001, p.86.
(9) Harré, 1988, p. 197. Harré dedica todo o capítulo VI para discutir as explicações científicas onde recorre a considerações interessantes acerca da analogia e dos modelos, cuja abordagem nesse momento alongaria sobremaneira nosso trabalho.
(10) Ibid, p.199. Grifo nosso. De fato, na época em que Newton propõe a sua teoria mecânica, ele rompe com a busca da causação primeira ao descrever como os fatos ocorrem e não porque ocorrem.
(11) Note que o trabalho de Harré escrito em 1988 ainda não contempla a observação dos vírus, mas isso não interfere no objetivo de nossa argumentação. Sobre a observação de vírus veja um exemplo em: http://inventabrasilnet.t5.com.br/virus.htm.
(12) Harré, 1988, p. 199.
(13) Custódio e Pietrocola, 2004.
(14) Ibid. Os autores apresentam algumas dessas propostas, inclusive o debate entre Friedman e Hempel.
(15) Tal idéia converge com a clássica interpretação de Hempel.
(16) Cupani e Pietrocola, 2002, p.113.
(17) Ibid, p. 114-5.
(18) Veja sobre a transposição didática em Chevallard, 1991.
(19) Ibid, 116-7.
(20) Ibid, p.121-2.
(21) Ibid, p.124.

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Thais C. M. Forato: Bacharel em Física, pós-graduada em Marketing, é licenciada em Física e Matemática. Mestra em História da Ciência pela PUC-SP, atualmente é doutoranda em Educação pela Faculdade de Educação da USP, no Laboratório de Pesquisa em Ensino de Física. Membro pós-graduanda do Grupo de História e Teoria da Ciência (ligado ao Departamento de Raios Cósmicos e Cronologia do Instituto de Física “Gleb Wataghin” da Unicamp), faz parte do Conselho Editorial da arScientia.
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São Paulo - SP

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21/11/2006