Fisica Quântica e Formação Docente: Confluência de Várias Redes

UNIVERSIDADE DE SO PAULO

FACULDADE DE EDUCAO, INSTITUTO DE BIOCINCIAS,

INSTITUTO DE FSICA, INSTITUTO DE QUMICA

OSVALDO CANATO JNIOR

FSICA QUNTICA E FORMAO DOCENTE:

CONFLUNCIA DE VRIAS REDES

So Paulo 2014

OSVALDO CANATO JNIOR

FSICA QUNTICA E FORMAO DOCENTE:

CONFLUNCIA DE VRIAS REDES

Tese apresentada Universidade de So Paulo

como parte dos requisitos necessrios obteno

do ttulo de doutor em Ensino de Cincias

rea de concentrao: Ensino de Fsica.

Comisso Examinadora:

Prof. Dr. Iv Gurgel (IFUSP)

Prof. Dr. Lus Carlos de Menezes (IFUSP)

Prof. Dr. Osvaldo Frota Pessoa Jr (FFLCH)

Prof. Dr. Nilson Jos Machado (FEUSP)

Prof. Dr. Pedro Demo (UNB)

Orientador: Prof. Dr. Lus Carlos de Menezes

So Paulo 2014

Autorizo a reproduo e divulgao total ou parcial deste trabalho, por qualquer meio convencional ou eletrnico, para fins de estudo e pesquisa, desde que citada a fonte.

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FICHA CATALOGRFICA Preparada pelo Servio de Biblioteca e Informao do Instituto de Fsica da Universidade de So Paulo

Canato Jnior, Osvaldo Fsica quntica e formao docente: confluncia de vrias redes. So Paulo, 2014. Tese (Doutorado) Universidade de So Paulo. Faculdade de Educao, Instituto de Fsica, Instituto de Qumica e Instituto de Biocincias. Orientador: Prof. Dr. Lus Carlos de Menezes rea de Concentrao: Ensino de Fsica Unitermos: 1. Fsica (Estudo e ensino); 2. Fsica quntica; 3. Redes complexas; 4. Formao de professores; 5. Complexidade e aprendizagem. USP/IF/SBI-006/2014

AGRADECIMENTOS

Ao professor Lus Carlos de Menezes, pela orientao e parceria, sempre voltadas ao

desenvolvimento da autonomia e ao convite a novas e desafiantes perspectivas.

Aos professores Nilson Jos Machado e Manoel Roberto Robilotta, pelas

contribuies feitas no exame de qualificao.

professora Yassuko Hosoume, pela colaborao na reescrita do projeto de

doutoramento, bem como por suas valiosas dicas quanto a possibilidades de novos trajetos

acadmicos e profissionais que acabaram por me levar ao IFSP, inaugurando perspectivas

muito mais abrangentes para o prprio doutoramento, bem como para o desenvolvimento

profissional.

Aos colegas do IFSP, pela acolhida quando da entrada na instituio e no apoio e

sugestes referentes ao desenvolvimento das disciplinas por mim ministradas, incluindo-se

nisso a prpria escolha/atribuio de disciplinas que dialogassem com esta pesquisa de

doutoramento.

Ao Instituto Federal de Educao, Cincia e Tecnologia de So Paulo (IFSP), pela

concesso de afastamento remunerado durante o ltimo ano de doutoramento, que tornou

possvel apostar em pesquisa de maior abrangncia, bem como reolhar minhas prticas na

formao docente sem estar em meio ao processamento de novas prticas e afazeres

profissionais.

Direo Geral do Campus So Paulo do IFSP, pelo convite e parceria quanto ao

trabalho na coordenao EaD que possibilitou maior experincia na gesto de ambientes

virtuais, bem como a toda a equipe de professores e servidores do IFSP (Campus SP e

Reitoria) envolvidos de uma forma ou outra na gesto das prticas em tais ambientes, com

especial meno ao colega Mrcio Corrallo pelo aceite em assumir a referida coordenao

quando de meu afastamento para qualificao.

Aos licenciandos do IFSP, especialmente queles que participaram de verses por

mim ministradas das disciplinas Oficinas de Projetos de Ensino e Estrutura da Matria, pela

parceria na evoluo das aulas e na realizao das atividades.

Veranice, pelo companheirismo, apoio, pacincia, e inmeras outras qualidades e

aes, incluindo-se as leituras de diversas verses deste texto e das constantes conversas sobre

o desenvolvimento da pesquisa, fonte de valiosas sugestes.

RESUMO

CANATO JR., O. Fsica Quntica e Formao Docente: Confluncia de Vrias Redes.

2014. 210 f. Tese (Doutorado) Instituto de Fsica, Instituto de Biocincias, Instituto de

Qumica, Faculdade de Educao, Universidade de So Paulo, 2014.

Tendo reformulado a mecnica surgida da termoestatstica das radiaes

eletromagnticas, a fsica quntica abriu o caminho nas baixas energias para a complexidade

dos materiais e da vida, e nas altas energias para as partculas elementares e conexes

cosmolgicas. Entre as demais cincias, ela fundamenta a qumica fina, a biologia molecular e

inmeras aplicaes prticas. No cotidiano tecnolgico, atravs dos semicondutores e lasers

da microeletrnica, a quntica a alma conceitual das telecomunicaes e das redes

informticas, instrumentando todas as atividades humanas, das relaes pessoais s prticas

mdicas, e condicionando a emergncia de uma sociedade em rede. Em associao com as

tecnologias que promove, o domnio quntico tem sido central na investigao das redes

complexas que transforma a compreenso de processos naturais, tecnolgicos e sociais. Das

redes neurais s sociais, qualquer campo de atividade e de conhecimento est sendo

modificado ou desequilibrado pela percepo de seu carter complexo. Impactada pelo novo

ambiente, a educao j se desenvolve com recursos em rede amplamente difundidos e rev a

conceituao do aprender como algo complexo e em rede em lugar da velha sequncia linear

de contedos. Sendo convergncia e fonte de vrias redes, a quntica pode cumprir importante

papel na trama de redes de significados no processo de ensino e aprendizagem. Formar os

professores com e para tais prticas pode dar mais significado a esse domnio cientfico j

presente em nossa escola bsica, mas cujo sentido real frequentemente escapa para quem

aprende tanto quanto para quem ensina. Esta tese busca apresentar uma viso em rede do

conjunto das redes entretecidas com a fsica quntica, tendo como contexto prtico a

formao inicial de professores.

Palavras-chave: Fsica (estudo e ensino). Fsica quntica. Redes complexas. Formao de

professores. Complexidade e aprendizagem

ABSTRACT

CANATO JR., O. Quantum Physics and Teacher Training: Confluence of Several

Networks. 2014. 210 f. Tese (Doutorado) Instituto de Fsica, Instituto de Biocincias,

Instituto de Qumica, Faculdade de Educao, Universidade de So Paulo, 2014.

Quantum Physics, a reconceptualization of Mechanics that emerged from the thermo

statistics of electromagnetic radiation, has paved the way to the complexity of materials and

life, at low energies, and to elementary particles and its cosmological connections, at high

energies. Among the other sciences, quantum physics is the foundation to the new fine

chemistry, as well as to the molecular biology and to their numerous practical applications. In

everyday technology, through semiconductors and lasers of the microelectronic, quantum

physics is the conceptual soul of telecommunications and informatics networks, giving tools

to all sort of activities, from social relationships to the medical practices, and conditioning the

emergency of a network society. In relation with technologies, the quantum domain has been

central to the research of complex networks that changes the understanding of natural,

technological and social processes. From neural to social networks, every field of activity and

knowledge is nowadays modified or unbalanced by the perception of its complex character.

Impacted by this new environment, education already develops with highly available network

resources and reevaluates the concept of learning, as something complex instead of the old

linear sequence of subjects. As convergence and source of many networks, quantum physics

can play important role in the network of meanings of teaching and learning process. The

training of teachers with and for these practices can give broader meaning to this scientific

field already present in our basic school, but whose real meaning frequently is missed both by

who learns as well as by who teaches. This tesis wants to presents a network vision of the

ensemble of the networks weaved togheter with quantum physics, in the practical context of

training future teachers.

Keywords: Physics (study and teaching). Quantum physics. Complex networks. Teacher

training. Complexity and learning.

SUMRIO

1 Introduo ........................................................................................................................................... 11

1.1 Percurso ...................................................................................................................................... 11 1.2 Apresentao .............................................................................................................................. 14

2 Fsica quntica tecido de vrias redes ........................................................................................... 19 2.1 Na construo histrica e interligao conceitual da fsica ........................................................ 20 2.2 Na interligao entre as cincias e outras reas ........................................................................ 32 2.3 Na vivncia contempornea ....................................................................................................... 37 2.4 Na catlise da evoluo social e tecnolgica ............................................................................. 43

3 O mundo das redes ........................................................................................................................... 49 3.1 Ns, links e suas propriedades ................................................................................................... 50 3.2 Redes biolgicas ......................................................................................................................... 57 3.3 Redes cerebrais .......................................................................................................................... 61 3.4 Internet e web ............................................................................................................................. 64 3.5 Empresas em rede ...................................................................................................................... 67 3.6 Coautorias ................................................................................................................................... 69 3.7 Coocorrncia de citaes ........................................................................................................... 71 3.8 Minerao de textos e redes conceituais ................................................................................... 75 3.9 O enredo como rede ................................................................................................................... 83 3.10 Histrias contrafactuais e redes de influncias entre avanos ................................................. 87 3.11 Conexes .................................................................................................................................. 90

4 Uma educao cientfica em rede ..................................................................................................... 91 4.1 Hipertextos, rizomas e complexidade ......................................................................................... 92 4.2 Mapa, narrativa, avaliao e formao docente ....................................................................... 102

4.2.1 Ideias fundamentais e mapas de relevncias ................................................................... 102 4.2.2 Construo dos significados e narrativas .......................................................................... 107 4.2.3 Avaliao qualitativa e formao docente ......................................................................... 114

4.3 Virtual e real .............................................................................................................................. 118 4.4 Ensino, aprendizagem e fsica quntica ................................................................................... 129

5 Prticas na formao de professores ............................................................................................. 141 5.1 Oficinas de Projetos de Ensino ................................................................................................. 142

5.1.1 OFICINAS Fase I ............................................................................................................ 144 5.1.2 OFICINAS Fase II ........................................................................................................... 149

5.1.2.1 Respirando quntica..................................................................................................... 152 5.1.2.1.1 Nuvens de palavras como filtros de relevncias ................................................... 155 5.1.2.1.2 Redes de palavras como realce ao individual dentro do coletivo ......................... 159

5.1.2.2 Redes conceituais ........................................................................................................ 164 5.1.3 Novas percepes sobre a quntica e seu ensino ............................................................ 171

5.2 A disciplina Estrutura da Matria .............................................................................................. 177 5.2.1 As radiaes como teia quntica ....................................................................................... 178 5.2.2 Perguntas qunticas .......................................................................................................... 182 5.2.3 Um feixe de atividades ...................................................................................................... 185

5.3 Um ambiente virtual .................................................................................................................. 190 6 (IN)Concluso: redes abertas ......................................................................................................... 201 Referncias Bibliogrficas ................................................................................................................... 205 APNDICE A - Exemplos de inseres da quntica como rede ........................................................ 213 APNDICE B Textos reflexivos de licenciandos - OFICINAS_V4 .................................................. 229 APNDICE C Avaliao diagnstica OFICINAS_V5 - 2012_01................................................... 231 APNDICE D - Macros desenvolvidas no Word ................................................................................. 235 APNDICE E - Classificao dos ns da rede conceitual - OFICINAS_V7 ....................................... 237 APNDICE F Respostas da avaliao diagnstica aplicada na OFICINAS V_7 ............................ 241 APNDICE G - Exemplo de texto utilizado em ESM .......................................................................... 247 APNDICE H Perguntas qunticas ................................................................................................. 251 APNDICE I Cruzadas e outros passatempos online utilizados em ESM. ..................................... 259 APNDICE J Roteiros referente ao experimento de Millikan .......................................................... 263 NDICE DOS AUTORES CITADOS .................................................................................................... 271

1 Introduo 11

1 INTRODUO

1.1 PERCURSO

O incio das atividades que resultaram na elaborao desta tese deu-se no mesmo

perodo de minha posse no cargo de Professor de Ensino Bsico Tcnico e Tecnolgico no

Instituto Federal de Educao Cincia e Tecnologia, Campus So Paulo (IFSP-SP),

determinando diversas experincias que condicionaram nova perspectiva para a pesquisa.

Aps uma carreira j consolidada de 23 anos de atuao como professor de fsica no

ensino bsico, me vi diante do desafio de atuar no ensino superior e preparar cursos para

licenciandos em fsica. Ainda que a experincia anterior me desse certa confiana quanto

atuao em sala de aula e, devido atuao concomitante nas esferas pblica e privada,

estivesse acostumado a um intenso ritmo de trabalho, tratava-se quase de um recomeo,

exigindo uma dedicao efetivamente exclusiva ao novo cargo. Digo isso porque no se tratou

apenas de optar pelo afastamento dos empregos nas escolas de ensino bsico para aceitar o

Regime de Dedicao Exclusiva (RDE) do IFSP-SP e, com isso, ter mais condies para

iniciar de forma simultnea minha pesquisa de doutoramento. Tratou-se, isso sim, de

mergulhar em um novo universo de contedos a serem (re)aprendidos, burocracias a serem

incorporadas, novas funes e responsabilidades a serem exercidas.

Vale dizer que o IFSP-SP, parte do projeto do Governo Federal de rpida extenso da

Rede Federal de Ensino, carece de um nmero adequado de professores, acarretando intensa

jornada de trabalho docente. Acrescente-se a isso as caractersticas da Licenciatura em Fsica

do IFSP-SP, com a prtica de laboratrio e os estgios orientados tendo importante relevncia

na grade curricular, alm do fato da rea de fsica fazer parte do chamado ncleo comum,

atendendo a diversos outros cursos. O resultado, especialmente para um professor iniciante na

instituio, uma jornada de trabalho com muita diversificao e variao a cada novo

semestre. Assim, em cinco semestres no IFSP-SP j havia lecionado em 10 diferentes

disciplinas ou cursos: Mecnica dos Slidos e Fluidos (teoria e laboratrio), Fenmenos

Ondulatrios (teoria e laboratrio), ptica (laboratrio), Estrutura da Matria (teoria e

laboratrio), Oficina de Projetos de Ensino 1, 2, 3 e 4 (teoria e orientaes de estgios),

Interface da Fsica com a Matemtica - 3 e 3o ano do Ensino Mdio Integrado. Alm disso,

em virtude de projetos institucionais, exerci por dois semestres a curadoria do Clube de

1 Introduo 12

Cincias do IFSP-SP, fiz pesquisas sobre evaso no banco de dados da instituio, ofertei dois

cursos de extenso sobre Moodle, orientei alguns licenciandos no Programa Institucional de

Bolsa de Iniciao Docncia (PIBID) e, ao longo de 2012 e incio de 2013 cumpri a funo

de coordenador dos projetos EaD do Campus So Paulo.

Se, por um lado, essa intensa atividade tomou parte do tempo que me dedicaria s

leituras e estudos mais diretamente vinculados minha pesquisa de doutoramento, por outro

ela deslocou o direcionamento do projeto ao abrir uma nova perspectiva para a tomada de

dados e testes de aplicao da ideia central a ser apresentada. No projeto entregue para o

processo de seleo, ainda muito prximo anlise terica apresentada no texto A Fsica

Moderna e Contempornea como facilitadora do aprendizado em rede (CANATO JR.,

MENEZES, 2009), elaborado para o VII Encontro Nacional de Pesquisa em Ensino de

Cincias (VII ENPEC), a perspectiva apontada era elaborar um material instrucional com base

na premissa do papel da fsica moderna e contempornea como facilitadora do aprendizado

em rede e aplic-lo junto aos meus prprios alunos de, ento, ensino bsico. Conforme se

acumulava a experincia no IFSP-SP, fui gradativamente ganhando a percepo de que mais

rico e apropriado seria deslocar o foco para a formao de professores, ambientando o

universo de minha pesquisa a partir nas orientaes a estgios.

nesse contexto que foram elaborados os trabalhos Integrao de atividades

presenciais e virtuais no ensino de fsica (CANATO JR., 2010), Fsica Moderna e

Contempornea e aprendizado em rede (CANATO JR.; MENEZES, 2011) e Construindo

redes de conhecimento a partir da Fsica Moderna e Contempornea em estgios orientados

(CANATO JR., 2011), apresentados, respectivamente, ao Moodle Moot Brasil 2010, ao VI

Encontro da Ps-Graduao Interunidades em Ensino de Cincias (VI EPIEC) e ao XIII

Encontro de Pesquisa em Ensino de Fsica (XIII EPEF). Tambm imerso neste percurso est o

contnuo desenvolvimento de um domnio prprio (www.fisicaemrede.com) configurado

como um ambiente virtual de ensino e aprendizagem Moodle que tem sido intensamente

utilizado em meus cursos no IFSP-SP. Uma pausa e correspondente desgaste neste processo

foram impostos pelo longo movimento paredista dos servidores do IFSP-SP ocorrido no 2o

semestre de 2011, resultando em complexo perodo de reposies de aulas.

Maior consistncia pde-se, ento, perceber na pesquisa quando, j ambientado ao

IFSP-SP, cumpridos todos os crditos referentes a disciplinas deste Programa de Ps-

Graduao e publicados alguns trabalhos sobre minha pesquisa, passei a atuar

majoritariamente em disciplinas da licenciatura em fsica que dialogavam com minha

1 Introduo 13

pesquisa (Estrutura da Matria e Oficinas de Projetos de Ensino) e a coordenar a rea de EaD

no IFSP-SP, ao consonante com a aprendizagem no gerenciamento do fisicaemrede.com.

Nesse mbito, j visando o Exame de Qualificao, intensificou-se a parceria com o

orientador e melhor se definiu o objetivo, os limites e a modelao do trabalho. Como campo

e objeto de pesquisa escolheu-se a prpria prtica do pesquisador como formador de

professores junto aos licenciandos em fsica do IFSP-SP. Do universo de toda a fsica

moderna e contempornea, recortou-se a fsica quntica por nela reconhecer de forma mais

concreta o papel de enredamento que se quer demonstrar. Alm disso, percebeu-se que em

vez de apresentar a fsica quntica como um campo de conhecimento central, tal qual

sinalizada pela figura 1A, extrada do trabalho relativo ao VII ENPEC, melhor seria apostar

na representao exemplificada na figura 1B, com a fsica quntica fazendo o papel de fio no

tecer conceitual.

A

B

Figura 1 - (A) A fsica moderna e contempornea com centro da rede conceitual;

(B) A fsica quntica como fios da teia conceitual.

1 Introduo 14

O Exame de Qualificao e a participao no XIV EPEF com apresentao do

trabalho A Fsica Quntica como conhecimento em rede no ensino de fsica (CANATO JR;

MENEZES, 2012) lanaram luz sobre outros aspectos, como a importncia do mapeamento

de relevncias e da narrativa na (re)construo do feixe de relaes entre os ns da rede de

significados prprias de cada aluno e a possibilidade de contextualizar o trabalho com as

redes conceituais tecidas pela quntica no campo das pesquisas sobre as chamadas redes

complexas. Tais contribuies demandaram um conjunto de novas leituras, assim como a

introduo ao uso de softwares comumente utilizados na anlise dos ns e links de uma rede,

com a proximidade do final do prazo para o depsito da tese parecendo determinar a

necessidade de uma escolha quanto a necessrios recortes dos diversos caminhos abertos pela

pesquisa. Felizmente, j na reta final, a ampliao do Programa de Qualificao e

Capacitao oferecido pelo IFSP-SP possibilitou meu afastamento remunerado e permitiu

apostar na perspectiva de um texto que tanto pudesse representar um percurso sntese dos

caminhos j trilhados, como apontar possveis continuidades de pesquisa.

1.2 APRESENTAO

Que a fsica quntica esteja presente em boa parte dos materiais didticos elaborados

para a escola mdia fato consumado. Por genuna convico na importncia dessa incluso

ou por atender a recomendaes educacionais oficiais, assuntos como efeito fotoeltrico,

espectros pticos, tomo de Bohr, dualidade onda-partcula, princpio da incerteza, fisso e

fuso nucleares, partculas elementares e modelo padro l esto apresentados. Outra conversa

a forma com que tais temas esto inseridos: se distribudos ao longo da coleo ou

concentrados ao final do ltimo volume; se contextualizados na vivncia contempornea ou

apresentados como objetos tericos quase que restritos rea cientfica; se tratados em sua

fenomenologia e modelagem ou como objetos matemticos para resoluo de exerccios.

Por observao prpria e pelo acompanhamento a estgios de licenciandos do IFSP-SP

em escolas de ensino bsico percebo, no entanto, a permanncia de significativas resistncias

do professorado para a insero da fsica quntica em suas aulas. Quantidade j excessiva de

contedos referentes fsica clssica, qualificao dos fenmenos e teorias qunticas como

entidades por demais abstratas, falta de pr-requisitos do alunado e reconhecimento de sua m

formao ou de carncia em sua atualizao, so algumas das consideraes comumente

anunciadas como justificativas para tal resistncia.

1 Introduo 15

Ainda que a m formao de alunos e professores, associadas s pssimas condies

de trabalho, relativas tanto a excessivas jornadas e baixos salrios como inadequada

estrutura de muitas escolas, sejam, de fato, um dos principais, seno o principal problema do

sistema educacional brasileiro, a dificuldade para com o trato da quntica nas aulas praticadas

na escola mdia parece ter muito mais a ver com a enraizada absolutizao do mtodo

cartesiano de dar-se sequncia a um encadeamento linear de pr-requisitos. E nesse sentido, a

discusso extrapola o ensino bsico, com o ensino da quntica sendo normalmente previsto

nas grades curriculares apenas na segunda metade dos cursos de licenciatura e bacharelado em

fsica.

Independentemente das condies de trabalho e do nvel de escolaridade, no ensino de

fsica h predomnio, em larga escala, da sequncia que, iniciada pelas mecnicas de Galileu e

Newton, segue internamente fsica clssica at o eletromagnetismo de Maxwell, quando,

ento, se apresenta a chamada fsica moderna, quase sempre com a discusso da relatividade

de Einstein antecedente apresentao dos fenmenos qunticos.

De fato, so necessrios alguns pr-requisitos para se explicar o porqu dos

coeficientes angular e linear da reta traada no grfico do potencial de corte em funo da

frequncia da luz incidente sobre um material sujeito ao efeito fotoeltrico corresponderem,

respectivamente, ao quantum de ao, h, e funo trabalho, , do material. No h, porm,

qualquer lacuna quanto a algum conhecimento prvio formal que impea uma apresentao

fenomenolgica do efeito fotoeltrico logo na primeira aula do primeiro ano do ensino mdio.

Pelo contrrio, discusses sobre a segurana das portas de elevadores que no fecham

enquanto entre elas estiverem posicionados objetos ou pessoas, a abertura automtica de

portas de lojas e aeroportos, o funcionamento de um controle remoto, o acionamento da

iluminao pblica ao anoitecer e a converso de energia solar em eltrica por telhados

contendo placas fotovoltaicas, so muito mais pertinentes a uma aula inaugural de fsica do

que a apresentao de definies como as de ponto material e corpo extenso.

Com isso, j se anuncia um dos motes desta tese: a compreenso da fsica quntica

como conhecimento em rede. Todas as partes em que a fsica tradicionalmente

compartimentada esto presentes nesse conjunto de exemplos relacionados ao efeito

fotoeltrico: tica, mecnica e eletromagnetismo no mecanismo de abertura de portas ao se

interromper o fluxo de luz sobre uma clula ou sensor fotoeltrico acoplado a um motor

eltrico que fornece a energia mecnica para o movimento da porta; ondulatria, ptica e

eletromagnetismo na transmisso de informaes pelo controle remoto que a cada tecla ou

boto apertado envia luz infravermelha de comprimento de onda precisamente necessrio para

1 Introduo 16

acionar determinado circuito eltrico no aparelho remotamente localizado; ptica e

eletromagnetismo nos dispositivos presentes nos postes de iluminao pblica que tem sua

resistncia eltrica variada de acordo com a luminosidade; fsica trmica e eletromagnetismo

na converso de energia solar em eltrica pelos ou nos telhados com clulas fotovoltaicas. A

quntica, manifestada neste caso pelas tecnologias associadas ao uso do efeito fotoeltrico,

atua como fio que tece a rede de conhecimentos constituda pelos diferentes campos da fsica.

na perspectiva de estender e aprofundar esta discusso que no Captulo 2, de ttulo

Fsica Quntica: tecido de vrias redes, ser analisado o papel desempenhado pela quntica

no enredamento de diversos domnios: interno prpria fsica, em seu desenvolvimento

histrico e conceitual; na interligao das cincias e destas com outras reas; no cotidiano

contemporneo; como catalisadora da atual evoluo social.

Na sequncia, O mundo das redes, Captulo 3, abordar o campo das redes complexas

que tem seu desenvolvimento intimamente vinculado emergncia da microeletrnica e das

tecnologias da informao e comunicao. O processamento de bases de dados cada vez mais

extensas tem motivado inmeras pesquisas sobre as caractersticas das mais diversas redes,

tais como as interaes proteicas no campo da biologia, as conexes neuronais mapeadas no

estudo do crebro, as empresas-rede na rea econmica, os hipertextos da web, as

interconexes entre roteadores e outros dispositivos via internet e os mapeamentos de

coautorias e cocitaes em trabalhos acadmicos.

A distribuio dos ns e a verificao da importncia de suas relativas centralidades

para aspectos como a vitalidade da rede ou a transmisso de informaes por meio dos links

que os conectam so elementos centrais da teoria de redes que tm possibilitado caracterizar

como topologicamente semelhantes redes de natureza muito diferentes. Como parte desse

processo, a frequncia e disposio das palavras presentes em um texto, ou em um conjunto

de textos, tm sido investigadas como forma de caracterizar, dentre outros estudos, aspectos

culturais refletidos na lngua escrita, estilos e qualidades autorais, a relativa importncia entre

os personagens de um enredo, mapeamentos de redes de conceitos e de redes de influncias

entre avanos cientficos.

De potencial interesse para o campo educacional, as investigaes em neurocincia

vm crescentemente vinculando processos de aprendizagem com alteraes cerebrais. No

parece, no entanto, estar no horizonte prximo a descoberta de uma relao direta entre

anatomia cerebral e cognio. De qualquer forma, pelo prprio desenvolvimento da

linguagem, entende-se que o conhecimento se desenvolve por meio de redes de significados.

Esta , alis, uma premissa do Captulo 4, intitulado Uma educao cientfica em rede que se

1 Introduo 17

apoia na validade das metforas do hipertexto e do rizoma na esfera educacional, qualifica a

aprendizagem como fenmeno complexo, argumenta quanto necessidade de no apenas

tecer redes de significados, mas tambm de mapear relevncias e desenvolver narrativas,

explora a necessidade de se avaliar de forma qualitativa e processual, alm de defender o uso

de simulaes computacionais e dos ambientes virtuais de ensino e aprendizagem.

Ainda neste mesmo captulo, se estabelece uma ponte com a discusso apresentada no

Captulo 2, j projetando as prticas de ensino a serem analisadas no Captulo 5: se o

conhecimento se constri como uma rede de significados e se a fsica quntica cumpre

destacado papel na interligao entre os mais diversos campos de conhecimento, ento

possvel nela apostar como veculo privilegiado para se tecerem redes conceituais no processo

de ensino-aprendizagem. Nesse sentido se apresentam algumas sequncias didticas

praticadas junto aos licenciandos do IFSP-SP que visam concretizar essa ideia e se argumenta

quanto maior facilidade em se aprender fsica quando os fenmenos qunticos so

abordados ao longo do processo de ensino e aprendizagem. tambm neste captulo que se

problematizam algumas dificuldades e resistncias do professorado para com a insero da

fsica quntica na escola mdia e se defende a necessidade do professor perceber-se como um

pesquisador, devendo-se apostar muito mais em mudanas emergentes da prpria escola

mdia do que esperar-se por reformas universitrias promotoras de uma formao inicial

caracterizada por uma concepo mais integradora do conhecimento.

O conjunto das premissas apresentadas nos captulos anteriores balizam as prticas

educacionais descritas e analisadas no Captulo 5, denominado como Prticas na formao de

professores. Procede-se aqui descrio e anlise de minhas prticas junto aos licenciandos

do IFSP-SP, com a orientao a estgios pautados na investigao da quntica como

promotora de conexes entre diferentes campos de conhecimento cumprindo papel de

destaque. Tambm realadas so as prticas relativas a um curso sobre a estrutura da matria

e ao uso do fisicaemrede.com.

Fechando o trabalho, em (IN)Concluso: redes abertas, Captulo 6, identificam-se

perspectivas para a continuidade da pesquisa, seja quanto a lacunas nela percebidas, seja

quanto a novos caminhos por ela abertos. Trata-se, nesse caso, de entender que eventuais

trilhas abertas por uma pesquisa, como a aqui apresentada, possam ser pensadas tanto como

lacunas ainda a cumprir, como perspectivas de novos percursos, ou seja, concluso que no se

resume a fecho.

Em tempo, vale ponderar de que algum didatismo descritivo que eventualmente se

perceba nos captulos iniciais pode ser compreendido (ou desculpado) no sentido de adiantar

1 Introduo 18

elementos e roteiros essenciais para a formao em rede defendida, especificamente, nos

captulos 4 e 5. Afinal, quanto maior a compreenso que se tenha do papel desempenhado

pela quntica no desenvolvimento cientfico e social, mais facilidade se tem em visualizar

caminhos alternativos em seu uso como teia no processo de ensino e aprendizagem. Por sua

vez, uma viso global dos emergentes estudos sobre a teoria de redes lana luz sobre possveis

maneiras de se visualizar produes discentes em seu conjunto e nelas caracterizar tendncias

e discrepncias.

Tambm h interao na via inversa, com a prtica no ensino da quntica e a

orientao a projetos envolvendo redes de conceitos por ela tecidas proporcionando

constantes aprofundamentos e extenses quanto percepo daquele papel de conexo

atribudo quntica. Papel ainda mais claramente caracterizado quando se aplica ao

desenvolvimento histrico e conceitual da fsica algumas das metforas atribudas ao

conhecimento: tal como uma rvore, a fsica se enraza na mecnica e na termodinmica;

entrelaada pela quntica lembra o rizoma.

Este texto pode ser, enfim, percebido como a confluncia de vrias redes: as conexes

estabelecidas pela quntica (Captulo 2); a viso global dos estudos emergentes sobre a teoria

de redes (Captulo 3); o conhecimento como rede (Captulo 4); prticas na formao docente

articuladas por essas redes (Captulo 5). justamente na explorao dessas redes em um s

texto que reside uma das contribuies desta tese.

2 Fsica Quntica tecido de vrias redes 19

2 FSICA QUNTICA TECIDO DE VRIAS REDES

Sociedade em Rede, Era da Informao, Sociedade Ps Industrial e Terceira Onda

so alguns dentre muitos termos cunhados para exprimir grande diversidade de

caracterizaes da sociedade contempornea. Por mais discrepantes que elas sejam, difcil

escapar da percepo de que a microeletrnica e demais tecnologias da informao e

comunicao, bem como tecnologias mais recentes como a nanotecnologia e a biotecnologia,

figuram como um dos fatores chave das transformaes sociais, econmicas e culturais.

Se a microeletrnica e demais tecnologias dela emergentes tem tal importncia para a

sociedade contempornea, pode-se assegurar que a fsica quntica tambm a tem como sua

base tecnolgica. Isso vale desde o desenvolvimento dos circuitos integrados das dcadas de

50 e 60, decorrente da inveno dos transistores, dispositivos em que materiais

semicondutores fazem amplificao de corrente, anloga amplificao de tenso por

vlvulas termoinicas clssicas.

Unificaes conceituais e experimentais como essas no so, alis, exceo na histria

da quntica, fazendo mesmo parte de sua prpria emergncia, haja vista alguns dos famosos

problemas tericos do incio do sculo XX, como a questo da luz emitida por fornos e gases

incandescentes, a dualidade onda-partcula e a condutncia eltrica pela incidncia de luz nos

semicondutores.

Assim, seja pela promoo de vnculos histricos e conceituais internos fsica, pelos

estreitos laos que se estabelecem com contedos das demais cincias da natureza, bem como

pela sua ntima relao com as tecnologias hoje impregnadas na vivncia contempornea e na

estrutura social, a fsica quntica cumpre destacado papel na interligao entre os mais

diversos campos de conhecimento. a partir da explicitao de algumas destas conexes que

este captulo busca apresentar a fsica quntica enquanto tecido de vrias redes, cujos

entrelaamentos conformam a primeira grande rede abordada neste trabalho.

Grande, vale esclarecer, por sua composio como interconexo entre vrios

enredamentos e no como qualificao de sua amplitude. Alm de apontar possibilidades de

extenses para cada um dos enredamentos trabalhados, neste captulo tambm se reconhecem

possveis limites da abrangncia da fsica quntica, deixando aberto o caminho para a

incorporao de novas investigaes, tal qual a referente aos sistemas complexos e evolutivos.


2.1 NA CONSTRUO HISTRICA E INTERLIGAO CONCEITUAL DA FSICA

Segundo Menezes (2005), o conjunto de conhecimentos que conformam a fsica pode

ser representado por uma combinao de mapa conceitual e roteiro histrico (figura 2), uma

espcie de arquitetura da fsica:

O conhecimento do mundo material [...] tem carter histrico e se desenvolve por

meio de contradies. Novas vises hegemnicas incorporam elementos das vises

superadas, novas ideias so frequentemente construdas com formas antigas, assim

como uma nova cultura no independente das suas precedentes. Isso se reflete na

estrutura do conhecimento, atribuindo-lhe uma curiosa arquitetura, que lembra

templos que passaram por sucessivas civilizaes, onde os pavimentos erguidos

pelos conquistadores usam blocos tirados da demolio daqueles construdos pelos

conquistados sobre as mesmas fundaes. (MENEZES, 2005, p. 29).

So vrias as leituras que podem ser elaboradas dessa arquitetura. De baixo para cima,

faz-se um percurso histrico de sculos, do mais antigo ao mais novo no desenvolvimento da

fsica. Da esquerda para a direita, um percurso energtico, das altas s baixas energias. No

por acaso, esse percurso energtico tambm o percurso de bilhes de anos do simples ao

complexo. Das quebras de simetria nos primeiros instantes do conhecido universo precedente

bola de fogo, o Universo foi se resfriando e da nucleossntese inicial sntese das estrelas

Figura 2 - Uma arquitetura para a fsica (MENEZES, 2005, p. 32)


foi se tornando mais e mais complexo at originar a vida na Terra e eventualmente em outras

partes.

Traados simultaneamente, estes dois percursos nos levam (no exatamente por uma

linha diagonal sem desvios laterais ou verticais) da fsica clssica fsica dos sistemas

complexos e evolutivos. Do todo, cartesianamente decomponvel em partes, totalidade

quntica, em que um nico prton ou eltron a mais ou a menos faz toda a diferena entre um

gs nobre e um elemento altamente interagente, ao mesmo tempo em que esse prton ou

eltron exatamente sempre o mesmo, indistinguvel, seja l onde esteja. Menezes (2005) faz

interessante explorao a esse respeito:

Os objetos clssicos, martelos, ou penhascos, podem ser distinguidos de seus

semelhantes e guardam marcas de sua histria. Em contrapartida, seus processos so

relativamente controlveis, como a trajetria de um martelo ou a queda de um

penhasco. Talvez exatamente isso que permite a infinita e contnua variedade

clssica com que nos habituamos em nosso cotidiano no qual os pes, por exemplo,

podem ter diferentes tamanhos, texturas e sabores, em oposio aos prtons, todos

to tediosamente idnticos.

Pes so feitos de coisas vivas, como o fermento e o trigo, mais complicados, por

exemplo, do que os cristais de sal, tambm presentes no po. O fermento e o trigo,

assim como o sal, so feitos de tomos qunticos, mas sendo vivos, so ordens

emergentes de processos complexos adaptativos, atravs dos quais a precisa ordem

quntica se traduz na imprecisa e criativa variedade clssica. Cada ser vivo se funda

na ordem infinitesimal da mensagem fsico-qumica de seu DNA, assim como o

cristal, herda sua transparncia e cor da ordem quntica de suas clulas moleculares,

mas entre a vida e o cristal, h um abismo de complexidade. (MENEZES, 2005, p.

247).

Atuando em todos esses percursos como se fosse um n decisivo para a fluidez de

informao atravs de uma rede, est o quantum de ao, h, gestado com certa aflio por

Planck, um fsico clssico por excelncia. Constituinte conceitual fundamental dos

processos naturais descontnuos, o quantum de ao provocou uma descontinuidade no

prprio desenvolvimento da fsica que abriu as portas para reinterpretaes de fenmenos h

muito conhecidos, explicaes de outros considerados enigmticos e inauguraes de novos

campos de conhecimento.

Como retrato desse processo vale resgatar o registro de Segr (1980) acerca da

desconfiana depositada pela comunidade cientfica na hiptese atmica s vsperas de sua

consagrao:

Em 1905 [...] o ceticismo ainda imperava, com alguns cientistas rejeitando

incontinenti a teoria corpuscular da matria e outros reconhecendo a utilidade da

teoria atmica na qumica, mas considerando-a longe da realidade. Esses cticos no

eram loucos nem incompetentes. Por exemplo, pouco tempo antes Sir Benjamim

Collins Brodie (1817-1880), professor de qumica em Oxford, elaborava relatrios e

escrevera livros para mostrar que os tomos no eram necessrios qumica. Com


toda seriedade, desenvolvera um sistema de onde os tomos foram excludos, e ao

qual deu o nome de qumica ideal. Sentiu-se ofendido quando usaram arames e bolas para construir modelos de molculas em qumica orgnica: considerou essas

construes como obra de carpinteiro e de natureza inteiramente materialista, um ultraje, algo absolutamente abaixo da dignidade da qumica.

Em 1887, o estandarte do antiatomismo foi erguido por Wilhelm Ostwald (1853-

1932), um proeminente qumico alemo e um dos primeiros cientistas a serem

laureados com o Premio Nobel (1901). Naquele ano, na qualidade de professor de

qumica em Leipzig, Ostwald pronunciou uma aula inaugural na qual apresentou

uma doutrina energtica, em que afirmava que todos os fenmenos podiam ser explicados atravs da ao recproca da energia, sem a necessidade de tomos. Mais

tarde, publicou um manual de qumica que no usava a teoria atmica e em 1909

esse livro foi traduzido para o ingls com o ttulo de Fundamental Principles of

Chemistry. Ostwald manteve-se arraigado em sua posio at que J.J.Thomson e S.

A. Arhenius conseguiram abalar-lhe as convices e ele se retratou na edio de

1912 de sua Allgemeine Chemie. (SEGR, 1980, p. 7).

Ainda segundo Segr (1980, p. 7-8), mesmo Planck receava manifestar sua crena

no tomo, somente a aceitando quando ela se tornou necessria para a fundamentao

terica de sua lei da radiao, tendo inclusive escrito em sua autobiografia que chegou a ser

no apenas indiferente, mas, em certa medida, at mesmo hostil teoria atmica.

Na raiz dessa questo situa-se o prestgio ganho pela termodinmica, impulsionada

pela ascenso das mquinas a vapor inglesas e suas converses de calor em trabalho,

associadas a processos irreversveis, assim como a ulterior interpretao estatstica por

Boltzman. Diferentemente da simples transmisso de movimento que caracteriza um moinho

ou roda dgua, uma mquina a vapor produz movimento em ciclos: aquecido e pressionado

pelo ganho de calor de uma fornalha, o vapor expande e empurra o pisto que, ento, retorna

posio original aps a liberao do vapor e resfriamento do sistema. No fosse necessrio o

resfriamento, todo o calor fornecido pela fornalha seria transformado em movimento,

equivalendo a um rendimento de 100% e a uma mquina perfeita!

A cincia termodinmica no tardou a notar a impossibilidade de tal rendimento e

percepo de que a energia algo que sempre se conserva, se acrescentou o reconhecimento

de sua tendncia degradao associada s transformaes irreversveis, processo

contextualizado por Prigogine e Stengers (1984) como uma das marcas da era industrial:

Quando comparamos aparelhos mecnicos aos motores trmicos, como as caldeiras

em brasa das locomotivas, percebemos com um golpe de vista o degrau entre a idade

clssica e a tecnologia do sculo dezenove. De incio os fsicos pensaram que esse

degrau podia ser ignorado, que os motores trmicos podiam ser descritos como os

mecnicos, negligenciando o fato crucial de que o combustvel usado pelo motor a

vapor desaparece para sempre. Mas tal complacncia tornou-se logo impossvel.

Para a mecnica clssica o smbolo da natureza era o relgio; para a era industrial,

ele se tornou um reservatrio de energia sempre ameaado por sua extino. O

mundo queima como uma fornalha; energia, embora conservada, tambm est sendo

dissipada. (PRIGOGINE e STENGERS, 1984, p. 111, traduo nossa).


As transformaes irreversveis apontavam para uma evoluo espontnea do sistema

desde um estado de maior organizao, portanto com maior quantidade de energia disponvel

para a realizao de trabalho, para um estado de maior desordem. Tal preferncia da natureza

por estados de maior entropia, como veio a ser chamada a grandeza fsica formulada para se

quantificar o grau de desordem de um sistema, apresentava-se como um srio problema para a

mecnica newtoniana. Ainda que em nosso cotidiano possa parecer absurdo ver cacos de

vidro se juntar e reverter a queda de um copo de gua, o legado newtoniano no apresentava

obstculo terico a essa possibilidade: conhecidas as condies iniciais e todas as foras

envolvidas, poderamos rodar o filme tanto para o futuro como para o passado; efeitos

energticos dissipativos, como o atrito, apenas imporiam maior dificuldade para se conhecer

em detalhe a realidade, nada que um cuidadoso estudo ou um aprimoramento das tcnicas de

observao e medida no pudessem resgatar com preciso cada vez mais acurada.

Mas o que os motores a vapor indicavam no era uma questo restrita maior ou

menor preciso nas medidas efetuadas e, sim, a existncia de uma tendncia universal de

degradao da energia mecnica, inviabilizando o caminho para o passado: tendo chego ao

cho com grande velocidade (passado), aquele copo de vidro se espatifou (futuro); o contato

de dois objetos a diferentes temperaturas (passado) resultar em seu equilbrio trmico

(futuro). lei da degradao da energia associava-se, assim, uma flecha do tempo, um vetor,

apontando do passado para o futuro. Em seu conjunto, a termodinmica se mostrava, assim,

como uma nova cincia, muito mais comprometida com uma viso global do sistema

amparada nas medidas de grandezas macroscpicas, como presso, volume e temperatura, do

que com a descrio da dinmica de cada partcula componente do sistema.

Na tentativa de reconciliar a mecnica com a termodinmica, floresceu a mecnica

estatstica e a hiptese de Boltzmann de que a entropia relativa a determinado estado

macroscpico de um sistema estaria associada probabilidade do conjunto de suas partculas

se organizarem daquela forma: calculadas todas as combinaes possveis de um sistema

isolado de muitas partculas, muito maior a probabilidade de encontr-lo na situao de

equilbrio, com as partculas tendendo mesma distribuio de velocidade e se movimentando

em direes aleatrias. Portanto, a tendncia ao estado de maior entropia se explicaria pela

maior probabilidade de assim estar organizado um sistema isolado, hiptese que, como bem

analisado por Prigogine e Stengers (1984), se afastava dos pressupostos newtonianos:

O resultado de Boltzmann significa que a transformao termodinmica irreversvel

uma transformao para estados de maior probabilidade e que o estado atrator o

estado macroscpico que corresponde mxima probabilidade. Isto nos leva bem

longe de Newton. Pela primeira vez um conceito fsico era explicado em termos de


probabilidade. Sua utilidade se faz presente de imediato. Probabilidade pode

adequadamente explicar o esquecimento do sistema de todas as assimetrias iniciais,

de todas as distribuies especiais (por exemplo, o conjunto de partculas

concentradas em uma sub-regio do sistema, ou a distribuio de velocidades que

criada quando dois gases de diferentes temperaturas so misturados). Este

esquecimento possvel porque seja qual for a evoluo peculiar para o sistema,

cedo ou tarde ele ser levado a um dos estados microscpicos correspondente ao

estado macroscpico de mxima desordem e simetria, haja vista que este estado

macroscpico corresponde esmagadora maioria dos possveis estados

microscpicos. Uma vez atingido esse estado, o sistema dele se afastar somente por

pequenas distncias e por curto perodo de tempo. Em outras palavras, o sistema

meramente flutuar ao redor do estado atrator. (PRIGOGINE e STENGERS, 1984,

p. 124, traduo nossa).

Segundo Baggott (2011) foi com o intuito de rebater a anlise de Boltzmann e

encontrar uma comprovao definitiva da termodinmica enquanto uma cincia independente

da hiptese atmica que Planck se dedicou ao, na poca, intrigante problema da radiao de

corpo negro emitida por cavidades de fornos aquecidos:

Parecia uma escolha perfeita. A fsica terica da radiao da cavidade parecia no

ter conexo com tomos ou molculas. Era um problema das ondas contnuas de

radiao eletromagntica, tal qual descrito pela teoria de Maxwell, e da

termodinmica, cuja segunda lei dirigiria a radiao ao equilbrio. Planck raciocinou

que se ele pudesse demonstrar como o equilbrio era estabelecido sem recorrer ao

modelo mecnico estatstico dos atomistas, ele poderia minar a prpria base da

descrio mecnica. (BAGGOTT, 2011, p. 9).

Como modelo para a reflexo da radiao nas paredes da cavidade, Planck a imaginou

constituda de osciladores hertzianos que, vibrando em movimento harmnico simples,

garantiriam o necessrio equilbrio entre absoro e reemisso da radiao. Planck esperava,

ento, encontrar uma distribuio contnua para a energia destes osciladores. No entanto, o

resultado a que chegou foi que a energia, E, dos osciladores harmnicos no se distribua

continuamente, mas sim, em pacotes mltiplos inteiros de uma quantidade mnima

correspondente a cada frequncia, f, ou seja, E = nhf, com n inteiro e h, por ele chamado de

quantum de ao, valendo aproximados 6,6.10-34

Js. Em vez de rebater a abordagem da

mecnica estatstica para interaes na matria, Planck a estendeu para interaes entre

matria e radiao, estabelecendo importante conexo entre a mecnica, a termodinmica e o

eletromagnetismo. Tal conexo foi logo aprofundada pelo prprio Planck que com auxlio de

seu quantum de ao derivou a carga do eltron e o nmero de Avogadro com uma preciso

somente ultrapassada 20 anos depois (SEGR, 1980, p. 75-76).

Apesar da exatido com que resolveram o enigmtico problema do corpo negro, os

pacotes energticos de Planck careciam de uma interpretao fsica mais consistente, papel

cumprido por Einstein alguns anos depois em sua explicao para o efeito fotoeltrico. Para


Einstein, no apenas os osciladores, mas a prpria radiao emitida pela cavidade, bem como

a luz em geral se caracterizaria por sua granulao energtica determinada pelos quanta hf. A

ejeo de eltrons pela incidncia de luz seria resultado da absoro por parte destes eltrons

de pacotes hf de energia. Os quanta de luz comportavam-se, assim, como partculas, mais

tarde apelidadas de ftons1. Tal manifestao corpuscular no negava, no entanto, o

comportamento ondulatrio apresentado pela luz nos fenmenos de difrao e interferncia.

Florescia a o reconhecimento do carter dual da luz, nova conexo entre a mecnica e o

eletromagnetismo possibilitado pelo quantum de ao.

Apostando na granulao da energia como uma regra fundamental da natureza,

Einstein desenvolveu tambm uma satisfatria explicao para a dependncia do calor

especfico para com a temperatura observada em slidos submetidos a baixas temperaturas.

Para tanto, Einstein tratou os tomos da substncia como osciladores vibrando com valores

discretos de energia, mltiplos inteiros de uma energia fundamental de vibrao, E = hf,

caracterstica de cada material: em altas temperaturas, os osciladores vibram com grande

energia e a absoro de um quantum de energia a mais ou a menos tem efeito desprezvel,

levando-os ao comportamento clssico de terem suas energias mudando continuamente e com

o slido no sofrendo variaes em seu calor especfico; mas conforme a temperatura do

slido diminuda, um quantum de energia deixa de ser desprezvel e a energia dos

osciladores revela seu carter descontnuo, comportamento que tem como consequncia a

diminuio do calor especfico do material que tende a zero prximo ao zero absoluto.

As interpretaes qunticas de Einstein para o efeito fotoeltrico e para o calor

especfico dos slidos tiveram influncia direta ou indireta na formulao de diversas

descobertas tericas ou experimentais, inspirando-nos a reolhar aquela arquitetura da fsica

proposta por Menezes (2005) de forma a considerar a evoluo do quantum de ao como

uma flecha do tempo no desenvolvimento histrico e conceitual da fsica ao longo do sculo

XX: os quanta de luz mostraram-se fundamentais na elaborao do modelo atmico de Bohr

e, por extenso, no desenvolvimento da fsica atmica e nuclear, intimamente vinculada ao

estudo de partculas e campos e, portanto, s teorias cosmolgicas de como tudo comeou

1 De acordo com Kragh (2014), o termo fton foi cunhado de forma independente e em sentido diferente do que

hoje conhecemos em (a) 1916, por Leonard Thompson Troland, como uma unidade para a iluminao da retina,

(b) 1921, por John Joly, como unidade de estmulo ou sensao visual e (c) 1926, por Gilbert N. Lewis como um

novo tipo de tomo que, associado a uma completa simetria entre os processos de emisso e absoro de luz,

teria sua quantidade sempre conservada em sistemas isolados. Foi somente a partir da Conferncia de Solvay de

1927, que o termo comeou a ganhar maior presena e equivalncia com os quanta de luz de Einstein, tendo sido

utilizado nas apresentaes de H. A. Lorentz, Louis de Broglie, Paul Dirac, Lon Brillouin, Paul Ehrenfest e

Arthur Compton.


(figura 3, seta azul); por sua vez, a percepo do comportamento quntico dos slidos a baixa

temperatura foi o ponto de partida para a impulso da fsica da matria condensada que veio

reconhecer as propriedades semicondutoras e supercondutoras que caracterizam alguns

materiais, bem como a existncia das transies de fase e dos pontos crticos, termos que j

dialogam com o estudo da evoluo dos sistemas complexos (figura 3, seta vermelha).

recomendvel ponderar alguns limites da argumentao aqui apresentada. Longe da

fidelidade ao uso de consagrados termos tericos e a precisas anlises histricas, intenciona-se

destacar o papel desempenhado pela fsica quntica, essencialmente por sua interpretao

descontnua da matria e da radiao, na conexo conceitual e histrica da fsica desenvolvida

desde a virada do sculo XIX ao XX. Nos dois percursos histricos acima identificados,

decerto h uma infinidade de ramificaes, alm de algumas pontes que os identifiquem como

Figura 3 - Dois percursos histricos que podem ser percebidos como decorrentes da teoria

dos quanta: (seta azul) rumo s teorias cosmolgicas de como tudo comeou,

passando pela fsica atmica e nuclear, intimamente vinculada ao estudo de

partculas e campos; (seta vermelha) rumo evoluo dos sistemas complexos,

passando pelo desenvolvimento da fsica da matria condensada que veio

reconhecer as propriedades semicondutoras e supercondutoras que

caracterizam alguns materiais, bem como a existncia das transies de fase e

dos pontos crticos.


parte de processos conjuntos, ou mesmo que possibilitem a descrio de caminhos

alternativos.

A fim de realar o enredamento conceitual desempenhado na fsica pelo quantum de

ao, pode-se tambm pensar em representaes menos histricas e mais conceituais, como a

representada na figura 4, abrindo espaos prprios para campos de conhecimento como a

tica e ondulatria, absorvidas em vises mais globais pelo eletromagnetismo ou pela

mecnica.

Vale a pena descrever as conexes apresentadas nesta figura que ainda no foram

objeto de anlise ao longo do texto. A opacidade luz visvel e a condutncia eltrica de um

metal, contrapondo-se ao comportamento transparente e isolante do vidro, so fenmenos

associados extenso dos intervalos entre as bandas de valncia e conduo do material,

pequena no caso do metal e maior no caso do vidro. Cor e temperatura so caractersticas da

matria associadas pela emisso de ftons por eltrons que transitam desde nveis qunticos

mais energticos para aqueles de menor energia. A cor dos semicondutores determinada

pelo gap energtico entre a banda de valncia e a banda de conduo. Eletromagnetismo e

Figura 4 Uma interligao de campos da fsica com exemplos de pontes qunticas.


fsica trmica conectam-se a partir da propriedade de alguns materiais em se tornarem

supercondutores a partir de seu resfriamento. Os espectros pticos dos elementos qumicos

formados pela interferncia das radiaes difratadas por mltiplas fendas fornecem uma ponte

entre a ptica e a ondulatria. Eletromagnetismo e mecnica vinculam-se pela conservao do

momento e da carga eltrica na criao e aniquilao de pares de partculas e anti-partculas.

Mecnica e fsica trmica ligam-se, por exemplo, em razo da interpretao quntica da

entropia e do desenvolvimento da mecnica estatstica quntica de Bose-Einstein, aplicada

aos ftons e outros bsons, e a de Fermi-Dirac, aplicada aos eltrons e outros frmions.

Caractersticas pticas, eltricas, mecnicas, ondulatrias e trmicas dos materiais,

so, assim, conectadas umas s outras por meio da intimidade quntica da matria. Quando se

mergulha na estrutura da matria, h pouco espao para a identificao de fenmenos que

genuinamente pertenam a este ou aquele campo da fsica e ainda que possamos imaginar

diferentes maneiras pela qual a fsica quntica poderia ter surgido, difcil defender uma via

de desenvolvimento histrico na qual ela no tivesse exercido um papel protagonista ou, ao

menos, de importante ator sempre presente.

Alis, a ltima afirmao abre o caminho para um eventual estudo complementar ao

presente texto rumo ao terreno das histrias contrafactuais definidas por Pessoa Jr (2000)

como histrias possveis que no se realizaram e que mapeadas poderiam explicar melhor

por que os diferentes episdios da histria da cincia ocorreram. A partir da anlise da

correlao de assuntos e citaes presentes em centenas de artigos publicados na transio da

fsica clssica quntica, Pessoa Jr identifica na rede de influncias entre artigos (figura 5)

quatro grandes vias que poderiam ter levado ao surgimento da fsica quntica: a prpria via

factual da radiao trmica que poderia ter trilhado caminhos alternativos e as vias da

espectroscopia, dos efeitos pticos e do calor especfico. A investigao de Pessoa Jr sugere

possveis caminhos alternativos para o desenvolvimento da fsica quntica ao longo do sculo

XX, estudo que poderia melhor caracterizar o enredamento construdo pela quntica, objeto

de anlise nesta tese.


Figura 5 - Rede de influncias entre artigos publicados na transio da fsica clssica quntica com

destaque a quatro vias que poderiam ter levado ao surgimento da fsica quntica: radiao

trmica, espectroscopia, efeitos pticos, calores especficos (PESSOA JR, 2000).


Antes de se avanar para a investigao de outros enredamentos tecidos pela fsica

quntica, vale explicitar que no se trata aqui de meramente enaltecer este campo de

conhecimento, mas de enfatizar seu papel como piv na formao cientfica. Apesar do

grande xito alcanado pela fsica quntica na explicao de diversos fenmenos e da

versatilidade de sua aplicao tecnolgica, h, por exemplo, todo um debate que segue aberto

acerca da interpretao quanto a aspectos que lhe so essenciais, tal como a dualidade onda-

partcula: o que realmente acontece com ftons e eltrons para tornar possvel a projeo de

padres de interferncia em um anteparo aps suas passagens por um dispositivo de dupla

fenda?

Segundo Pessoa Jr. (2003, p. 5) as dezenas de interpretaes existentes podem ser

agrupadas nos seguintes blocos: (a) interpretao ondulatria, que supe a propagao do

objeto como onda redutvel a um pacote de onda bem estreito no momento da deteco; (b)

interpretao corpuscular, que considera o objeto como partcula sem existir qualquer onda a

ele associada e com o padro de interferncias sendo formado devido natureza das leis

qunticas; (c) interpretao dualista-realista, que associa uma onda partcula, com a

probabilidade da partcula se propagar em certa direo dependendo da amplitude da onda que

lhe est associada, no havendo partcula nas regies em que as ondas se cancelam; (d)

interpretao da complementaridade, que nega dar sentido definio da real natureza de um

objeto quntico, que tanto pode se comportar como onda ou como partcula, comportamentos,

alis, mutuamente excludentes, sendo o fenmeno ondulatrio quando ocorre ou possa ocorrer

franjas de interferncia e corpuscular quando se pode inferir a trajetria passada do quantum

detectado, deteco essa explicada pelo postulado de Planck que considera a existncia de

uma descontinuidade essencial em qualquer processo atmico2.

problemtica da identificao da real natureza dos objetos qunticos e respectivo

questionamento se tal identificao at mesmo provida de algum sentido, soma-se a questo

das abordagens subjetivista e objetivista da medio, com a primeira atribuindo ao observador

um papel de destaque e a segunda buscando excluir qualquer essencial influncia do

observador nos resultados. Na base do problema est a contradio entre a evoluo temporal

determinista que caracteriza o estado quntico antes da medio e o indeterminismo inerente

ao processo da medio:

A mecnica quntica (MQ) pode ser estruturada da seguinte maneira. Um sistema

fechado descrito por um "estado" que evolui no tempo de maneira determinista (de

2 Mais recentemente o autor considerou importante destacar um quinto grupo associado s interpretaes

instrumentalistas dos fsicos matemticos.


acordo com a equao de Schrdinger). Ao contrrio da mecnica clssica, este

estado em geral fornece apenas as "probabilidades" de se obterem diferentes

resultados de uma medio. Aps a medio, o sistema passa a se encontrar em um

novo estado, estado este que depende do resultado obtido. Assim, pode-se dizer que

no decorrer da medio o sistema evoluiu de maneira indeterminista. Esta transio

tem sido chamada de "colapso do pacote de onda" ou "reduo de estado", sendo

descrita pelo postulado da projeo de Von Neumann. (PESSOA JR, 1992, p.177-

178).

Alm das polmicas envolvendo suas diversas interpretaes, a teoria quntica no

tem conseguido abranger tudo o que hoje se conhece de fsica. Uma teoria que d conta da

unificao entre quntica e relatividade geral ainda est, por exemplo, a ser formulada. Ainda

que fortalecido com a deteco do bson de Higgs, a famosa partcula de Deus, o modelo

padro ainda no esclarece todos os mistrios, a exemplo das chamadas matria e energia

escuras.

Assim tambm, as questes da entropia, da irreversibilidade e da flecha do tempo que

a quntica procurou responder em seu nascimento, talvez precisem da formulao de uma

teoria que transcenda tanto a fsica clssica como a quntica. Esta ltima ideia j , claro, um

resgate aos estudos de Prigogine sobre a instabilidade dos sistemas distantes da condio de

equilbrio e sujeitos a diversas possibilidades evolutivas irreversveis.

Diferentemente da estabilidade de um pndulo que oscila em torno de sua posio de

equilbrio aps a ao de uma pequena perturbao, grupos de pndulos acoplados apresentam

comportamento catico a cada nfima perturbao que lhes seja aplicada. A problemtica da

previso do tempo, a evoluo da fumaa de uma chamin, a ocorrncia de arritmias do

corao e de ataques epilticos e a dinmica do crescimento populacional so tambm

exemplos que se enquadram no estudo dos sistemas caticos, assim denominados devido

imprevisibilidade da ordem a ser instaurada aps determinada perturbao e no por serem

desordenados.

Tambm emergentes de situaes distantes do equilbrio, transies de fase como as

que ocorrem na imantao e no congelamento da gua, so fenmenos de particular interesse

para o estabelecimento de uma primeira ponte com O mundo das redes, ttulo do prximo

captulo desta tese. Resgato, ento, a explicao sobre o assunto dada por Duncan Watts, um

dos pioneiros nos estudos das chamadas redes complexas:

bem estranho, mas, no ponto crtico de transio, todas as partes do sistema agem

como se pudessem se comunicar entre si, apesar de suas interaes serem puramente

locais. A distncia atravs da qual os spins individuais parecem se comunicar

geralmente chamada de distncia de correlao do sistema, e uma forma de pensar

no ponto crtico o estado no qual a distncia de correlao cobre o sistema inteiro.

Nessa condio, conhecida como criticalidade, minsculas perturbaes, que em

qualquer outro estado s seriam sentidas localmente, podem se propagar sem limites


at mesmo por um sistema infinitamente grande. O sistema, portanto, parece exibir

uma espcie de coordenao global, mas o faz na ausncia de uma autoridade

central. Nenhum centro necessrio quando se est em criticalidade, porque

qualquer ponto, no apenas um centro, capaz de afetar qualquer outro ponto. De

fato, como cada ponto , por definio, idntico, e todos esto identicamente

conectados, no h base para que um esteja encarregado de outros, e, assim, para

que haja um centro. Em consequncia, nenhuma medida de centralidade teria

utilidade para se descobrir a causa inicial do comportamento observado. Em vez

disso, [...] uma srie de eventos randmicos eventos que passariam despercebidos em condies normais pode, no ponto crtico, empurrar o sistema para um estado organizado universal, dando a ele a aparncia de ter sido dirigido para isso

estrategicamente. (WATTS, 2009, p.38).

O que cada vez mais se acentua nas investigaes cientficas que fenmenos

emergentes de situaes de no equilbrio so muito mais comuns do que se pensava, sendo

este o contexto no qual vem se desenvolvendo os estudos dos j citados sistemas complexos e

evolutivos, identificados por Prigogine (1996) muito mais com o comeo da aventura

cientfica do que com seu fim:

Neste fim de sculo, a questo do futuro da cincia muitas vezes colocada. Para

alguns, como Stephen Hawking em sua Breve histria do tempo, estamos prximos

do fim, do momento em que seremos capazes de decifrar o pensamento de Deus. Creio, pelo contrrio, que estamos apenas no comeo da aventura. Assistimos ao

surgimento de uma cincia que no mais se limita a situaes simplificadas,

idealizadas, mas nos pe diante da complexidade do mundo real, uma cincia que

nos permite que se viva a criatividade humana como a expresso singular de um

trao fundamental comum a todos os nveis da natureza. (PRIGOGINE, 1996, p.

14).

2.2 NA INTERLIGAO ENTRE AS CINCIAS E OUTRAS REAS

As conexes estabelecidas pela fsica quntica perpassam o campo conceitual da fsica

e se estendem pelo conjunto das cincias da natureza. O estudo da composio qumica de

uma estrela, identificada pela luz por ela emitida, assim como o estudo da sntese estelar dos

elementos qumicos estabelecem, por exemplo, um elo entre a fsica, a qumica e a

astronomia. Conexo ainda mais abrangente promovida pela anlise das interaes entre luz

e matria na atmosfera terrestre e sua extrapolao para outros astros. A ao dos filtros

naturais terrestres e de outros astros sobre os raios infravermelhos emergentes e ultravioletas

incidentes, bem como sobre outras radiaes ionizantes e partculas csmicas assunto que

interliga fsica, qumica, biologia e astronomia. Estes quatro campos de conhecimento

tambm se interligam atravs das propriedades radiativas de alguns istopos de elementos

qumicos, como o carbono-14 e o urnio-238, cujas taxas de meia-vida respectivamente de

aproximados 5,7 milhares de anos e 4,5 bilhes de anos, associam-se s dataes de mmias e

telas de linho, no caso do carbono e da Terra e outros astros, no caso do urnio.


No Laboratrio Nacional de Luz Sncroton (LNLS), em Campinas, assim como em

outros aceleradores de partculas espalhados pelo mundo, fsicos, qumicos e bilogos

cooperam entre si no estudo da estrutura de protenas e demais demandas do contexto da

biologia molecular, campo de conhecimento que se desenvolveu a partir da descoberta da

estrutura do DNA, protagonizada em 1953 por Watson e Crick a partir da tcnica da difrao

de raios X. E se o assunto vida, claro que a investigao das caractersticas fsicas e

qumicas do carbono, bem como da incidncia da luz solar na superfcie de plantas, ativando a

fotossntese, e na pele humana, provocando bronzeamento ou queimadura, so tambm

exemplos do papel da fsica quntica na articulao dos conhecimentos fsicos, qumicos e

biolgicos.

Por sua vez, a extrema coerncia associada luz laser feixe de importantes conexes

entre a fsica e a biologia, haja vista o uso de pinas pticas na manipulao de clulas e da

holografia na investigao dos efeitos ambientais na germinao de sementes. No primeiro

caso, faz-se uso de um feixe de luz que, embora de baixa potncia, apresenta intensidade

grande o suficiente para exercer foras sobre uma clula viva, sem danific-la. No segundo

caso, sequenciais holografias da semente submetida s condies ambientais a serem

experimentadas so comparadas a fim de se perceber eventuais perdas de foco, caso em que

se infere a movimentao da semente, na faixa de angstrons, causada pela ocorrncia de

reaes qumicas em seu interior, tpicas do processo de germinao.

A figura 6 representa um mapeamento das conexes acima identificadas, alm de

tambm apresentar conexes mais estreitas entre a fsica e a qumica, tais como a questo da

estrutura eletrnica dos elementos qumicos, das snteses e descobertas de novos materiais e

elementos qumicos e dos processos nucleares de fisso e fuso.

Figura 6 - A fsica quntica na interligao entre as cincias.


Vale observar que o mapeamento aqui identificado apenas um conjunto de exemplos

de diversas possibilidades alternativas. A abrangncia dos assuntos envolvidos com a biologia

molecular, por exemplo, justificaria identific-la como um quinto campo de conhecimento,

juntamente fsica, qumica e astronomia. Similarmente, a astrobiologia e a astroqumica

poderiam ser tambm explicitadas neste mapa.

Alm da ampliao desse mapa focado nas cincias naturais, pode-se tambm explorar

as conexes destas cincias para com outras reas de conhecimento. o que se faz no

enredamento apresentado na figura 7, essencialmente tecido pelas tcnicas e tecnologias

direta ou indiretamente associadas fsica quntica.

Como protagonistas de todo um feixe de conexes interno a esse mapeamento esto as

tecnologias que se utilizam de decaimentos radiativos. De particular interesse antropologia e

arqueologia, o mtodo de datao por carbono 14, por exemplo, utilizado na identificao da

idade de mmias e antigos artefatos, ao passo que istopos de meia vida mais longa so

utilizados na paleontologia, geocronologia e geofsica. Dataes radiativas so tambm

eficazes em muitos casos em que se necessita comprovar a autenticidade de quadros e

esculturas artsticas. Na medicina so diversas as tcnicas diagnsticas e teraputicas baseadas

na monitorao de substncias radiativas injetadas no paciente. A ruptura da estrutura celular

de bactrias em alimentos expostos a decaimentos radiativos vem sendo crescentemente

explorada na engenharia de alimentos como tcnica de melhor conserv-los. Na engenharia e

na indstria em geral so inmeros os usos de elementos radiativos, tais como traadores

radiativos na identificao de vazamentos na indstria qumica, medies da atenuao na

penetrao das emisses radiativas como controle de qualidade na determinao de espessuras

na indstria de papel e esterilizao no apenas de alimentos, mas tambm de materiais

cirrgicos, remdios e materiais de valor histrico.

As radiaes eletromagnticas emitidas por processos no nucleares tambm se

constituem como importante feixe de conexes neste mapeamento. Radiografia, termografia,

terapias com exposio a raios infravermelhos e ultravioletas, tomografia e ressonncia

nuclear magntica so alguns exemplos do amplo uso das radiaes na medicina. Alm de

identificar anomalias em tecidos humanos, os raios X podem ser teis em diversas outras

aplicaes tcnicas, como na comprovao da autenticidade de uma obra de arte, na

identificao de porte de armas em aeroportos, na caracterizao da colorao das penas de

fsseis de aves extintas na paleontologia e na percepo de fraturas em peas na indstria. Os

raios ultravioletas tambm tm larga aplicao tecnolgica para alm da medicina, como na


ativao de certos tipos de cola, na secagem de tintas e vernizes, na esterilizao de alimentos

e bebidas e no tratamento de gua de piscina ou mesmo gua potvel.

Figura 7 - A interligao das cincias com outras reas.


Aps pouco mais de 50 anos de sua inveno, o laser tem uma presena to

significativa no conjunto dos campos de conhecimento que merece destaque especial no

mapeamento aqui explorado. Alguns exemplos de suas aplicaes: cortes precisos em peas

industriais, cirurgias de correo de defeitos de viso, preciso na mira de armamentos

militares, shows de projeo, maior preciso em gravuras sobre joias, transmisso e

armazenamento de informaes via CDs, DVDs ou fibras pticas, alm das j citadas

holografias e pinas pticas com usos que em muito extrapola os limites das cincias da

natureza.

A manipulao gentica, inserida no contexto da biologia molecular e, portanto

tambm j identificada no mapa anterior como uma ponte entre as cincias da natureza,

abrange uma dimenso filosfica e tica, com as questes da tcnica da clonagem e da

produo de alimentos transgnicos sendo alvos de enorme impacto econmico assim como

de grande polmica social. Polmicas parte, fato que o cultivo mundial de transgnicos j

atingiu 160 milhes de hectares em 2011 e a cada ano so anunciados diversos novos

investimentos em pesquisas referentes a clonagens de embries, clulas tronco e modificaes

genticas de animais, um caminho que no parece ter volta e cuja influncia cada vez maior

na economia mundial, sendo, pois, um marco na histria humana.

As destruies de Hiroshima e Nagasaki e acidentes nucleares como o de Fukushima,

tambm se constituem como marcos histricos associados a tecnologias possibilitadas pelo

desenvolvimento da fsica quntica. Longe de uma questo j esquecida na histria humana, a

energia nuclear continua, ainda que controversa, sendo uma das alternativas concretas futura

extino do petrleo e do carvo, permanecendo com amplo uso em diversos pases como

Frana, Blgica, Japo, Alemanha e Estados Unidos e representando cerca de 17% da gerao

mundial de energia eltrica.

A manipulao dos semicondutores e a consequente construo de transistores e chips,

base de toda a microeletrnica, transformaram para sempre e de forma radical as tcnicas de

comunicao, inaugurando as prticas simultneas a distncia e as interaes assncronas e

provocando uma estruturao da sociedade baseada na constituio de redes globais. A

ascenso do Vale do Slicio, nos Estados Unidos, bem como de toda a indstria de hardwares

e softwares na economia mundial, so tambm destacados aspectos da histria humana.

Alm das tcnicas e tecnologias direta ou indiretamente associadas fsica quntica,

h tambm desenvolvimentos tericos e conceituais a ela vinculados que interligam as

cincias da natureza com outros campos de conhecimento. Exemplo disso a enorme margem

para a emergncia de questes filosficas relacionadas sua prpria interpretao, fonte de


alimentao para misticismos qunticos e imaginao de novos super-heris, como o

enigmtico Dr. Manhattan, de Watchmen, com poderes para controlar os tomos do seu

prprio corpo, mudar de tamanho, se teleportar, ocupar simultaneamente vrios lugares e

viajar no tempo.3

Da mesma forma que apontado para o caso das cincias da natureza, aqui tambm vale

indicar a possibilidade de expanso do mapeamento apresentado com a incorporao de reas

recentemente acopladas ao conhecimento humano, tais como a nanobiotecnologia e a

nanomedicina, indicando, alis, que a prpria nanotecnologia poderia ter modificado seu

status neste mapa, passando a nele figurar como um novo n e no apenas uma conexo entre

dois ns.

2.3 NA VIVNCIA CONTEMPORNEA

notvel como a evoluo tecnolgica tem provocado intensa acelerao na

modificao dos utenslios e materiais que utilizamos no cotidiano, algo muito bem

representado pela seguinte anlise feita pela NASA (1960 apud BUCHANAN, 2010) em

meados do sculo XX:

800 ciclos de vida podem durar mais de 50000 anos. Mas destas 800 pessoas, 650

passaram suas vidas em cavernas ou em um local pior, e apenas 70 delas

conseguiram algum meio real e efetivo de se comunicar com as outras. Destas 70,

apenas as ltimas 6 chegaram a ver a mdia impressa ou conseguiram algum meio

para medir a temperatura, das quais apenas 4 conseguiram calcular o tempo com

alguma preciso. Destas, apenas as 2 ltimas usaram um motor eltrico, e a grande

maioria dos artigos que compem nosso mundo material foram desenvolvidos no

ciclo da vida da 800 pessoa. (NASA, 1960 apud BUCHANAN, 2010, p. 88).

Uma atualizao dessa anlise decerto revelaria que nem mesmo uma gerao inteira

mais necessria para perceber uma renovao de boa parte, seno da maioria, dos artigos que

compem nosso mundo material. Como diria minha finada av, alcancei um tempo em que

era comum o uso de uma tela de faixas coloridas na frente dos televisores preto e branco

constitudos de canho e vlvula eletrnicos. Hoje, assisto minha LED-TV de imagem

incrivelmente ntida e colorida e que de to fina, pode ser pendurada na parede como um

quadro. Infelizmente, tendo sido comprada j h trs anos, ela no veio acoplada com a

tecnologia que permite assistir canais de internet, como a NetFlix, me obrigando a nela

conectar via cabo HDMI um notebook que, sintonizado em minha rede Wi-Fi, roda o filme

3 Interessante artigo de Pessoa Jr. a esse respeito encontra-se disponvel em

(Acesso em 31 Mar. 2014).


desejado. A prxima TV a ser comprada no apenas contar com essa e outras

funcionalidades, como tambm dever ter imagem em trs dimenses. Alis, j adiantando

assunto a ser mais frente explorado no contexto da discusso do processo de ensino-

aprendizagem, faz-se curiosa e preocupante a popularizao de termos como LED (Light-

Emitting Diode), HDMI (High-Definition Multimedia Interface) e Wi-Fi (marca registrada

comumente utilizada como sinnimo de redes wireless), sem que alunos e mesmo boa parte

dos prprios professores da escola mdia tenham noo de seus significados.

E quanto produo de textos? Guardo at hoje meu certificado de datilografia

conquistado em 1979 aps 6 meses de curso. A sensao, de ento, eram as mquinas de

escrever eltricas e portteis, leves e bem mais sensveis ao toque. As fitas de duas cores,

preta e vermelha, j eram comuns e apagava-se o texto letra a letra, trocando a fita de escrever

por uma fita branca. Aps a mquina de escrever veio o computador acoplado a telas pretas

com letras verdes, disquetes magnticos de 3,5 ou 5,25 polegadas, impressora matricial e ...

nada raras dores de cabea associadas perda de horas de digitao devido ao esquecimento

da necessria ao no automatizada de salvar o texto. Hoje digito este texto em meu

notebook conectado via rede Wi-Fi impressora jato de tinta multifuncional e com os dados

no apenas sendo salvos automaticamente no disco rgido do aparelho, como tambm em meu

disco virtual do Google Drive. A prxima aquisio talvez seja um ultrabook 2 em 1,

notebook mais fino, leve e de maior velocidade de processamento, cuja tela sensvel ao toque

pode ser desacoplada do teclado e funcionar como tablet.

A essa percepo da rapidez com que a tecnologia tem mudado nossas vidas, pode-se

acoplar o exerccio de investigar a extenso de sua presena em nosso cotidiano. O retrato do

incio de um dia de trabalho de uma secretria de telemarketing assim apresentado no texto

Toda a Fsica: hoje e atravs de sua histria (MENEZES et al., 2003, p. 5-7):

Ela acorda com um relgio despertador, que mede o tempo pela contagem de

pulsaes de um cristal de quartzo, feita por um chip eletrnico, que um

microcircuito integrado a um cristal semicondutor. Vai direto ao banheiro, onde

ralos, pia e vaso sanitrio so providos de sifes hidrulicos, para reter odores. Toma

um banho, com gua que vem de um reservatrio dotado de bia e registro e que

passa por um chuveiro eltrico, um resistor sob uma tenso de 220 V, mas que, no

apartamento vizinho, circula por um aquecedor de passagem, um tubo metlico

sobre um queimador a gs.

Em dvida sobre que roupa vestir, procura se informar da previso do tempo, no

noticirio das 7 horas. Se fosse assinante de TV a cabo, poderia ver um canal

especializado, cujo sinal lhe chegaria por uma rede de fibras pticas; como no , a

antena coletiva do prdio leva at seu receptor o sinal, em freqncia modulada,

transmitido pelas ondas eletromagnticas a partir da emissora de TV aberta. Ela

aciona e desliga o aparelho usando um controle remoto de raio infravermelho.

Prepara ento seu caf, fervendo a gua em fogo a gs, com botijo de GLP (gs

liquefeito de petrleo) protegido por vlvula de segurana, sensvel a variaes


abruptas de presso. Tira o pacote de leite UHT (tratado em ultra-alta temperatura)

do refrigerador, cujo ciclo trmico usa motor-compressor eltrico e tem controle

automtico de degelo. Pe uma fatia de po na torradeira, outro simples resistor

como o do chuveiro, mas com tenso de 110 V e provido com termostato de par

metlico. Esquenta um pouco de leite na prpria xcara, colocando-a em um forno

que s esquenta alimentos midos, pois faz uso de um feixe de microondas, com

freqncia de oscilao igual das molculas de gua. No visor, de cristal lquido,

registra o tempo de somente 40 segundos, para evitar a ebulio e o derramamento

do leite.

Pronta para sair, pega seus culos, com lentes que combinam correo esfrica para

miopia e cilndrica para astigmatismo; abre e fecha a porta do apartamento com sua

chave, uma alavanca de lato temperado, que se encaixa e faz girar o fecho

mecnico, cujo segredo est registrado em um pequeno tambor de cobre. Chama o

elevador acionando um boto, que fecha o circuito de um rel, o qual liga um

potente motor eltrico, que ergue at seu andar a grande caixa de estrutura metlica;

outro motor, menor, tambm acionado por rel automtico, abre a porta do elevador.

Prepara-se ento para sair rua, para o incrvel desafio do trnsito urbano, com seus

automveis e caminhes, movidos pelos ciclos Otto e Diesel de seus motores a

combusto interna, e com os semforos automticos orientando o fluxo do trnsito a

partir de informaes computadas por um sistema central de processamento de

dados. Sirenes ensurdecedoras anunciam a emergncia das ambulncias. Lembra-se

de ter visto o interior de uma delas, uma

Fisica Quântica e Formação Docente: Confluência de Várias Redes

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