A importância de estudar Relatividade Restrita

As reformas curriculares ocorridas em muitos países, em especial no Brasil há mais de duas décadas, recomendaram a atualização dos conteúdos. No caso da Física, recomendou-se a inserção de conteúdos comumente chamados de Modernos e Contemporâneos.

Essas recomendações são explicitadas em documentos ministeriais como, por exemplo, os Parâmetros Curriculares Nacionais, ao destacarem que:

[...] disciplinas científicas, como a física, têm omitido os desenvolvimentos realizados durante o Século XX e tratam de maneira enciclopédica e excessivamente dedutiva os conteúdos tradicionais”. “...não se trata de incorporar elementos da ciência contemporânea simplesmente por conta de sua importância instrumental utilitária, [...] e sim de prover os alunos de condições para desenvolver uma visão de mundo atualizada. (PCNs, 1999, p. 8)

Cabe então a pergunta: Por que, nós professores de Física do Ensino Médio, devemos inserir tópicos e ideias de física moderna e contemporânea na sala de aula?

Esta questão faz parte da carta escrita por Pena (2006) e enviada ao editor da Revista Brasileira de Ensino de Física. Pena procurou sistematizar as justificativas presentes na literatura da área para a inserção de tópicos de Física Moderna e Contemporânea nos currículos escolares.

Entre as justificativas, pensadas por pesquisadores da área, para essa inserção citamos: a) influência crescente dos conteúdos de FMC para o entendimento do mundo criado pelo homem (TERRAZZAN, 1992); b) impossibilidade de se vivenciar e participar plenamente do mundo tecnológico atual sem um mínimo de conhecimentos básicos dos desenvolvimentos mais recentes da Física (TERRAZZAN, 1992); c) despertar a curiosidade dos estudantes e ajudá-los a reconhecer a Física como um empreendimento humano e, portanto, mais próxima dos estudantes (OSTERMANN et cols., 1998); d) estabelecer o contato dos alunos com as ideias revolucionárias que mudaram totalmente a Ciência do século XX, pois como se tem processado, o ensino a Física é um conjunto de conhecimentos que acabou antes do início do século XX (OSTERMANN et cols., 1998); e) atrair jovens para a carreira científica, futuros pesquisadores, professores (OSTERMANN et cols., 1998); f) o estudante do Ensino Médio deve conhecer os fundamentos da tecnologia atual já que esta faz parte da sua vida e certamente definirá o seu futuro profissional (VALADARES e MOREIRA, 1998); g) transformar o ensino de Física tradicionalmente oferecido por nossas escolas, pois conceitos de FMC explicam fenômenos que a física clássica não explica. Possibilitar uma nova visão de mundo em que a física é responsável pelo atendimento de novas necessidades que surgem a cada dia, as quais se tornam cada vez mais básicas para o homem contemporâneo, um conjunto de conhecimentos que extrapola os limites da Ciência e da tecnologia, influenciando outras formas do saber humano (PINTO e ZANETIC, 1999).

currículos escolares. Há consenso em dois deles: a Mecânica Quântica e a Teoria da Relatividade, esta última tendo como seu principal representante Albert Einstein.

Apesar de não podermos comparar ambas teorias no âmbito de aplicações tecnológicas, elas certamente marcaram um novo período na Física, uma nova maneira de olhar os extremos da Física, ou seja, o extremamente pequeno e o extremamente rápido.

Ostermann e Moreira (1998) com o intuito de obterem uma lista consensual, entre físicos, pesquisadores em Ensino de Física e professores de Física do Ensino Médio, sobre quais tópicos de Física Moderna e Contemporânea deveriam ser abordados na escola média, com vistas a atualizar o currículo de Física neste nível, chegaram aos seguintes itens: efeito fotoelétrico, átomo de Bohr, leis de conservação, radioatividade, forças fundamentais, dualidade onda-partícula, fissão e fusão nuclear, origem do universo, raios X, metais e isolantes, semicondutores, laser, supercondutores, partículas elementares, Big Bang, estrutura molecular, fibras ópticas e relatividade restrita.

Em especial, a inserção da Teoria da Relatividade se justifica por muitas razões. A Teoria da Relatividade é um marco histórico no pensamento científico e para a sociedade. Michel Paty, a respeito do episódio da verificação da Teoria da Relatividade Geral em 1919 comenta que :

A fama mundial de Einstein começou naquele momento. E não foi só para o grande público, mas também no próprio meio científico. Quatro ou cinco anos depois da comprovação histórica, em 1919, a teoria da relatividade geral, bem como a restrita, estavam estabelecidas nas mentes dos cientistas, e a fama de Einstein para o público geral confirmou a importância crescente dos novos rumos da física e os distúrbios daquele período crucial da história do mundo (PATY, 2000, p. 11).

Ainda, para esse autor a enorme divulgação da Relatividade se deve em parte à mídia e ao seu aspecto mais marcante, ou seja, o fato dela tratar das leis da física e de reformular os conceitos de espaço e o tempo.

Outra justificativa é a influência que a Teoria da Relatividade tem exercido no âmbito da Física. Seu conhecimento é necessário para se compreender diferentes aspectos das produções culturais do Século XX. Como descreve Holton (1996), certos avanços na ciência vêm tendo consequências fora da mesma, a tal ponto de gerar grandes mudanças na cultura de determinada época.

Da mesma maneira que a Mecânica e a Óptica Newtoniana influenciaram artistas, pensadores e filósofos, podemos dizer que as produções de Einstein influenciaram fortemente diversos aspectos da cultura em áreas como filosofia, literatura e artes visuais, é o caso, por exemplo, de algumas obras de Salvador Dalí.

Ainda, em um ano especial como foi 2005 em que se comemorou o Ano Internacional da Física, a quantidade significativa de informações, nos diferentes meios de comunicação de massa, sobre Albert Einstein e suas produções, despertou a curiosidade e o interesse de muitas pessoas e em especial dos jovens.

Para Rodrigues (2001), contrariamente a outros temas de Física Moderna e Contemporânea, a escolha da Teoria da Relatividade como tópico de inserção no Ensino Médio, entre diversos outros, não pode residir no fato desse conteúdo permitir a compreensão de avanços tecnológicos que nos circundam. Para esse autor, enquanto a operacionalização da Física Quântica é muito mais evidente e muito mais presente para a compreensão de vários aparelhos, o único aparelho cujo funcionamento necessita da teoria da relatividade restrita para ser explicado é o Global Positioning System (GPS ou Sistema de Posicionamento Global) e, mesmo assim, a contribuição dessa teoria se limita à correção que deve ser feita durante a transmissão do sinal entre o aparelho e o satélite (RODRIGUES, 2001).

Rodrigues argumenta, ainda, que a inserção da Teoria da Relatividade Restrita se funda basicamente em três aspectos:

a) mudança de padrão de raciocínio e interpretação da realidade aliada à abstração e sofisticação do pensamento, graças à concepção de tempo como uma quarta dimensão;

b) possibilidade dessa teoria servir de porta de entrada para outros tópicos da Física Moderna e Contemporânea e, finalmente, pela necessidade de abordagem de um tema tão presente na sociedade por meio da divulgação científica.

A última justificativa exposta por Rodrigues (2001) é a influência exercida do ícone Einstein presente exaustivamente na mídia, no marketing, ou nos artigos de divulgação sobre sua vida, genialidade e teorias, no sentido de contribuir para a inserção de sua teoria no contexto da sala de aula, na medida em que os alunos já têm despertado o seu interesse no assunto.

pelo fato de Albert Einstein se destacar como um grande cientista e figura ímpar de nossa cultura. Além disso, Einstein preocupou-se em divulgar o conteúdo de suas teorias tanto para o público especializado como para o leigo.

1.3 Revisão da literatura sobre pesquisas com foco no ensino e na aprendizagem da