Como sabemos o que sabemos

Todos parecem concordar que falta educação científica em todos os níveis escolares, e que a falta dessa educação afeta todas as parcelas da população, e tem efeitos danosos nas escolhas que as sociedades fazem. Mas outro problema com a educação científica, mesmo quando ela está presente, é o foco, o que se ensina nesse sentido.

Parece que este é sempre o resultado do esforço da investigação científica, e quase nunca o processo ou o caminho para esse resultado. Isso faz com que mesmo quem tem acesso ao conhecimento científico receba apenas quadros prontos, verdades prontas do tipo “isso é assim, aquilo é assado”.

Mas a pergunta mais interessante, mais instigante, mais desafiadora é: como sabemos que é isso ou aquilo, assim ou assado? Como sabemos o que sabemos?

Isso fica bem claro em um tipo de comentário de leitores de notícias sobre ciência, em especial sobre novas descobertas da paleontologia e dos fósseis. É algo nesse padrão:

“Ah, esses cientistas querem sempre nos enganar, pegam um dente cariado qualquer do chão e ficam falando que era isso era, aquilo, fazia isso, fazia aquilo, como eles podem saber disso tudo? Charlatões! Eu não caio nessa!”.

Não sei quantas vezes já li coisas desse tipo. E infelizmente os autores tem sua dose de razão, a pergunta é pertinente, e na verdade é parte do rigor do método científico: como você sabe disso? Ou em linguagem mais precisa, pode demonstrar que é assim de forma segura e com evidências sólidas e verificáveis?

O problema na verdade é que o leitor que escreve sua descrença não sabe que a verificação rigorosa deve ter sido feita antes que algo fosse publicado, nem tem ideia de que forma isso pode ser feito. Se ele tivesse educação científica , não apenas ser apresentado aos resultados soltos, isolados, mas tivesse aprendido como se dá o processo de validar o que sabemos, sua reação seria diferente.

Como um cientista sabe que este dente pertenceu a um animal assim ou assado, com esta ou aquela característica, que agia assim ou assado? Pode um especialista saber essas coisas, e demonstrá-las, a partir de um dente? Um osso? Uma impressão na rocha?

Sim, pode. Mas o conhecimento para isso, e para analisar essas evidências e validar o que este especialista afirma, é grande e complexo.

Seria interessante explicar isso em bases que mesmo uma pessoa comum, não cientista, entendesse. Esse é um tipo de educação científica que faz mais falta, a meu ver, nas escolas.

Dentes fósseis de tubarões

Essas imagens são de dentes fósseis. Eu não posso dizer quase nada sobre eles, mas como li bastante sobre isso, algumas coisas eu até descubro. Por exemplo, posso dizer para que serve, mais ou menos, cada formato de dente, se para cortar, ou para esmagar gramíneas, se provavelmente era de um predador, ou de uma presa, coisas assim. Estes são de tubarões (eu li a legenda da imagem.:).

Mas um especialista poderia saber muito mais, e explicar como sabe tudo isso. Como nos livros de Sherlock Holmes, depois que ele explicasse, ficaria ridiculamente óbvio. Mas só depois.

Como explicar isso a um leigo? As imagens a seguir são de placas de circuito. Um leigo não pode diferenciar nenhuma delas, nem para que servem, nem que tecnologia representa, nem o que fazem. Mas um especialista pode. E pode explicar como sabe disso tudo. E pode provar que acertou em cada caso.

Placas de circuito

Em ambos os casos, o processo é o mesmo, e os especialistas usam as mesmas habilidades técnicas, cognitivas e dedutivas.

Pensar fora da caixa

Outra coisa interessante, e importante, no método científico é a capacidade de trazer dados de outras áreas do conhecimento para resolver um problema. Muitas vezes essa capacidade ou técnica é chamada de “pensar fora da caixa” – encontrar uma solução para um problema que não parece estar nem remotamente ligada ao problema propriamente dito.

Um especialista em dentes fósseis pode usar conhecimentos de outros especialistas para ajudar na definição e resolução de seu problema. Por exemplo, pode pedir a um botânico que determine o tipo de vegetação que se presta a um determinado tipo de trituração, e usar esse dado para definir o dente que está estudando.

Voltando às placas de circuito. O especialista que precisa determinar o que cada placa é ou faz pode encontrar placas parecidas, que dificultam essa indicação. Então ele pode procurar por datas nas placas e elementos, e definir quando esta difere daquela. Assim encontrará a resposta, a partir de dados externos, relativos à data de produção das mesmas.

O mesmo para os dentes. Um exame de datação com radio-isótopos (como o famoso carbono-14) pode ajudar a definir o período em que o dente esteve vivo, no indivíduo, e dessa forma, com dados já conhecidos sobre o tipo de fauna existente, ajudar no processo de resolver o problema do dente.

A investigação científica está cheia de interessantes exemplos e casos desse tipo, muito mais interessantes e curiosos que a simples menção dos resultados. Uma educação científica que foque nesses exemplos e ensine sobre o processo de validar o que sabemos ou de chegar a um resultado ou conclusão, seria mais eficiente em divulgar a ciência e a compreensão da mesma.

Um exemplo da capacidade de “pensar fora da caixa” de que gosto muito é a questão do vôo do Arqueopterix. Uma discussão de longa data, resolvida (ou quase, como sempre é em ciência cuidadosa.:) ) com a contribuição de áreas inesperadas do conhecimento.

Arqueopterix

Este é o Arqueopterix.


E este é o esqueleto fóssil do Arqueopterix.

Observe suas asas com penas. Apesar disso, ele é um “lagarto”, um “réptil”, sua estrutura é de “réptil”, embora tenha o “osso de galinha”, clavículas fundidas em formato de forquilha, de todas as aves que voam.

Isso causou uma polêmica de décadas, o Arqueoptérix voava, ou as penas e asas tinham outra função?

Como resolver esse problema, como sabemos se ele podia voar, ou apenas planar, ou se as penas eram enfeite ou apenas serviam de proteção térmica? Por exemplo, existe a possiblidade de que a seleção sexual, uma forma de pressão seletiva a partir dos carateres sexuais, esteja na origem de diversas formas de enfeites, como as penas do pavão ou a galhada de veados.

É fácil apresentar o conhecimento final: de acordo com recentes pesquisas, estudos e evidências, o Arqueoptérix voava, mas de forma limitada, em pequenos planeios entre as batidas de asas, e pronto.

Mas para leigos, para estudantes em classes de aulas, para o público em geral, que lê noticias na Internet, e que não faz ideia de como se chegou a isso, a primeira coisa que vem a mente deve ser: mas como sabem disso? Será que basta olhar para as impressões fósseis, meia dúzia de esqueletos, e pronto? Sabemos por que sabemos?

A história de como se decidiu que o Arqueoptérix voava, e como voava, é muito mais interessante, e por pelo menos um dos aspectos da produção desse conhecimento, é um exemplo clássico de como pensar fora da caixa, e encontrar a resposta em lugares inusitados.

Como nos aviões de caça da Primeira e Segunda Guerra Mundial.

Como?

Durante a Segunda Guerra Mundial os alemães chamaram um engenheiro que havia trabalhado com aviões na primeira guerra, e que era um especialista em projeto aeronáutico, chamado Wilhelm Emil Messerschmitt, para ajudar com um problema. Eles tinham um caça excelente, com alta manobrabilidade, e uma capacidade de voo fantástica, mas com um defeito irritante: ele tendia a perder as asas ao sair de um mergulho mais intenso, e isso acabava prejudicando os pilotos (prejudicando é uma forma de falar).

Ele estudou o caça, e sua estrutura, para tentar entender o que havia com ele. O que descobriu foi que a posição da longarina principal das asas, o eixo estrutural central que suporta as mesmas, estava colocada muito para o centro.

Longarinas de asas

Nessa posição, ao fazer manobras mais bruscas, como a saída do mergulho, as forças aerodinâmicas pressionavam grandemente o bordo de ataque e o bordo de fuga, em sentido contrário, “torcendo” as asas em torno desse eixo central, e podendo arrancar as mesmas.

Sua solução simples e elegante foi reposicionar a longarina central mais perto do bordo de ataque, o que diminuiu esse efeito, aumentando a integridade estrutural e resistência das asas.

Ajuste do eixo central

O que alguns cientistas que estudavam a questão do voo do Arqueoptérix fizeram foi pensar se seria possível aplicar esse conhecimento aeronáutico a elementos dos voos das aves.

Esta é a imagem de uma pena de Avestruz, uma ave que não voa mais.

Pena de avestruz

Como pode ser facilmente notado, o eixo central da pena, chamado “raque”, está posicionado bem no meio desta. Sua função estrutural nesse caso é apenas de suportar a pena em pé.

Esta imagem abaixo é de uma pena de falcão, um das mais habilidosas aves em termos de capacidade de vôo, manobras, velocidade, etc.

Pena de falcão

É uma pena muito diferente, mas o principal é que sua raque está tão próxima do “bordo de ataque” que quase não há uma separação da pena em duas partes. Sua estrutura é claramente uma adaptação ao voo de qualidade e em condições extremas.

Com base nesses dados, e depois de examinar centenas de penas de aves, comparando com suas habilidades de voo, podemos então examinar a pena do Arqueoptérix. O que vemos?

Pena fóssil de arqueopterix

Vemos uma pena intermediária, com a raque não central, mas não tão no extremo como o de uma pena de falcão. Algo que indica alguma capacidade de vôo, mas não muita, e que somada a outros dados como peso do animal, estrutura óssea, estrutura músculo-esquelético, entre outras, nos permite concluir com boa dose de segurança sobre como voava o Arqueoptérix.

Pelo menos para mim, essa história tornou muito mais interessante a questão sobre o voo do Arqueoptérix, além de dar a base necessária para compreender como a solução do problema foi encontrada, e evitar a recorrente pergunta “mas como eles sabem disso?”, que costuma acompanhar a apresentação de uma informação científica.

Como sabemos o que sabemos?

Um conhecimento científico não é, como muitos leigos parecem pensar, algo que foi dito por um cientista. Pelo menos, não é apenas isso. É algo que passou por um longo caminho antes de ser confiável o suficiente para receber a classificação de “científico”.

Conhecer esse caminho quase sempre é mais interessante e útil que conhecer apenas o resultado final, a informação desligada de todo o suporte e a base que levou a ciência até ali.

Quando um professor escuta a pergunta “mas como sabem disso?”, deveria abrir um longo sorriso, e com grande satisfação e felicidade dizer a quem a fez: sente aqui rapaz, vou contar uma história interessantíssima para você!

Seriam aulas inesquecíveis, em todos os sentidos.

Homero Ottoni
Informações complementares.

Sobre o Arqueopterix
http://www.talkorigins.org/faqs/archaeopteryx/info.html#feathers

Estudo original
Speakman, J.R. & Thomson, S.C. (1994) Flight capabilities of Achaeopteryx. Nature, 370:514.

Sobre datações por radio-isótopos e outros tipos de datação

Sobre relógios e átomos – parte 1
http://bulevoador.haaan.com/2010/07/14159/

Sobre relógios e átomos – parte 2
http://bulevoador.haaan.com/2010/07/15531/

Sobre relógios e átomos – parte 3
http://bulevoador.haaan.com/2011/01/19569/
Sobre racicínio analógico (pensar fora da caixa)

http://cogsci.uwaterloo.ca/Articles/Pages/Analog.Mind.html

http://cogsci.uwaterloo.ca/Articles/Pages/Coherence.html

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