CDD: 540.9
O ARTIGO “SPECULATION” E A RELAÇÃO MATÉRIA-FORÇA NO PENSAMENTO DE MICHAEL FARADAY
SONIA MARIA DION
Centro de Pesquisa – Grupo de História e Filosofia da Ciência Universidade São Judas Tadeu
São Paulo, SP, Brasil [email protected]
Resumo: Esta é uma introdução comentada ao artigo “Uma especulação sobre a condução elétrica e a natureza da matéria” (1844), abreviadamente “Speculation”, de autoria de Michael Faraday, e traduzido no presente volume. O artigo do cientista inglês difere dos relatos minuciosos de pesquisas experimentais característicos de sua obra canônica. Nesse texto, Faraday desenvolve uma linha de raciocínio especulativa, de raízes metafísicas, e elabora uma noção dinâmica da matéria e de suas relações de poderes ou forças com o espaço, e com outras partículas de matéria. O artigo representa um estágio fundamental no estabelecimento do conceito de ação contínua, em termos de forças preenchendo o espaço, ideia que será posteriormente refinada, resultando na concepção de linhas de força como entidades primárias da explicação de fenômenos elétricos e magnéticos. A presente introdução considera o conteúdo, estilo e contexto do artigo de Faraday e, dada a inexistência de documentação que permita determinar com segurança suas fontes, inventaria as principais linhas interpretativas das origens da sua visão de matéria, no “Speculation”.
Palavras chave: Faraday, matéria, força, razão, metafísica.
Abstract: This is an introduction to the paper, “A speculation touching electrical conduction and the nature of matter” (1844), written by Michael Faraday, and translated to Portuguese in the present volume. The paper by the English scientist differs from the detailed accounts of the experimental researches which are distinctive of his canonical work. In this text Faraday develops a speculative line of reasoning, which has metaphysical roots, and advances a dynamical notion of matter and of its relations of powers and forces with the space and with other particles of matter. The paper represents a key stage of his devising of the notion of continuous action in terms of forces filling the space, idea which will be further refined and outcome in the conception of lines of force as primary entities for the explanation of electrical and
magnetic phenomena. The present introduction considers the content, the approach and the background of Faraday’s paper, and examines the main interpretative lines of the origins of his notion of matter as stated in “Speculation”, given the lack of documentation able to establish with assurance his sources.
Key words: Faraday, matter, force, reason, metaphysics. 1. A natureza e o estilo do texto “Speculation”
O artigo “A speculation touching electrical conduction and the nature of matter”, de Michael Faraday (1791-1867), foi escrito originalmente na forma de carta, endereçada a Richard Taylor1, e publicado em 18442, tendo sido
incluído em sua obra canônica Experimental researches in electricity.3
Essa obra apresenta descobertas científicas, sem utilizar linguagem matemática. Seus relatos de experimentos incluem a descrição precisa dos equipamentos utilizados, e os resultados são apresentados na forma de discurso fenomenológico, que procura evitar a dependência de uma teoria específica. Dela emerge a figura de seu autor como pensador criativo e experimentalista engenhoso.
Faraday assumia, como metodologia de pesquisa, privilegiar o “fato”, tomar como norma “combinar experimento com analogia” e, ao mesmo tempo, produzir uma crítica constante da opinião através de “raciocínio e experimento” (FARADAY, 1952, parágrafo 1161, p. 440).
COBB (2009), em análise de uma obra de Faraday publicada anonimamente entre 1821 e 18224, documenta sua rejeição aos experimentos
destinados a confirmar especulações teóricas sobre as causas subjacentes aos
1 Richard Taylor (1781-1858) foi editor associado da Philosophical Magazine a partir de
1822.
2 London and Edinburgh Philosophical Magazine (série 3) 24: 136-44 (1844).
3 Publicada em três volumes, entre 1839 e 1855, contendo vinte e nove séries
(FARADAY, 1952).
4 “Historical sketch of electro-magnetism”, uma revisão do estado do eletromagnetismo
de então, publicada nos Annals of Philosophy, “Part I” (1821) 18: 195-200; “Part II” (1822), 19: 107-117.
fenômenos. Essa perspectiva não impede, porém, o reconhecimento do papel dos insights conceituais para a identificação dos fatos significativos e para a idealização de experimentos capazes de conduzir a descoberta.
Agassi (1971, p. 137), por exemplo, embora inicialmente o classifique como “indutivista”, termo em geral associado ao entendimento de que, em ciência, a observação precede a teoria, simultaneamente o considera “um pensador crítico”, característica que o teria levado a superar seu indutivismo. O autor reconhece que a partir de 1831, ano da publicação de seu primeiro artigo em eletricidade, Faraday conduziu suas pesquisas “movido por um problema, um problema teórico” (AGASSI, 1971, p. 128).
Esse problema era o da “obtenção de eletricidade a partir do magnetismo comum”, o que o estimulou a investigar experimentalmente o efeito indutivo das correntes elétricas (FARADAY, [1831] 1952, par. 4, p. 265). E sua bem conhecida descoberta do fenômeno da indução eletromagnética, embora tenha surgido como resultado de um conjunto de pesquisas experimentais, baseou-se numa diretriz teórica fundamental – a existência de um poder associado à corrente elétrica de “induzir um estado particular sobre a matéria na sua vizinhança imediata” (par. 1, p. 265).
De toda forma, quaisquer que tenham sido as origens de suas hipóteses, insights, resultados de experimentos anteriores ou compromissos metafísicos bastante gerais, como cientista experimental Faraday não abria mão do teste empírico, do apelo aos “fatos”. A tese da dependência mútua das forças da natureza e de sua origem comum, por exemplo, da qual estava “persuadido”, foi uma concepção que o orientou ao longo de toda sua carreira (TRICKER, 1966, p. 25) e que o levou a desenvolver uma série de pesquisas (FARADAY, [1850] 1952, 24a série), visando detectar uma possível relação entre
gravidade e eletricidade, “através de experimento” (1952, par. 2702, p. 670, grifo nosso).
Tomando-se essa perspectiva como contexto, o texto traduzido a seguir (FARADAY [1844] 2015) se destaca por sua natureza diferenciada dentro do conjunto de suas pesquisas experimentais. Como indicado no título, trata-se de uma “especulação”, que o cientista hesitou em publicar. Embora se refira à discussão da constituição e do comportamento da matéria sensível, tendo como base resultados de pesquisa então aceitos, trata-se de um exercício que avança para o inobservável e teoriza sobre a ontologia da matéria.
Por um lado, logo no primeiro parágrafo, o autor enfatiza a valorização dos “fatos” como “elementos fundamentais do conhecimento natural” (FARADAY, [1844] 1952, p. 850); condena a suposição que se torna “preconceito”, e propõe a distinção entre “teoria e hipótese”, e o que é “conhecimento de fatos e leis” (p. 851). Por outro lado, as conclusões elaboradas, ou seja, um modelo dinâmico para a estrutura da matéria, não são obtidas através da manipulação direta dos “fatos”. Como se trata de uma discussão do estatuto ontológico da matéria e de suas forças ou “poderes”, Faraday emprega a argumentação lógica, a analogia, e recorre a critérios extra empíricos, como simplicidade e economia.
Visto dessa forma, o “Speculation” parece conflitar com o pressuposto do fundamento na experiência e da exigência de teste empírico, tão caros a Faraday. No entanto, ao contrário, acreditamos que o texto revela sua coerência metodológica, pois, mesmo quando raciocina especulativamente, o conteúdo associado à forma é extraído da experiência, é dado pelas propriedades das substâncias, que são tomadas como examinadoras da natureza da matéria.
E revela também sua coerência epistemológica. A visão dinâmica de matéria adotada por Faraday permite que se mantenha fiel à tese segundo a qual não temos acesso às causas, à essência – nosso conhecimento da matéria se dá exclusivamente a partir daquilo que experienciamos, ou seja, seus “poderes” [powers]:
[...] os poderes conhecemos e reconhecemos em cada fenômeno da criação, enquanto a matéria abstrata em nenhum deles; por que então assumir a existência daquilo de que somos ignorantes, que não podemos conceber, e para o que não há necessidade filosófica? (FARADAY, [1844] 1952, p. 853-4).
Finalmente, o “Speculation” se destaca como uma peça ímpar, pois permite o contato com o processo criativo do cientista, com seu esforço para elaborar, tornar preciso e validar um conceito, o de matéria em termos de forças. Na seção seguinte, consideraremos o conteúdo e as possíveis razões que determinaram a escrita do texto.
2. Conteúdo e contexto do artigo “Speculation”
Como indicado na seção anterior, a intenção de Faraday, nesse artigo, é discutir o estatuto ontológico da matéria e das forças, em especial, as relações da matéria com a eletricidade. Como conclusão, o cientista apresentará uma concepção muito particular de matéria: sua continuidade através do espaço, pois matéria é força.
Para isso, inicialmente constrói um cenário em que faz o levantamento e a crítica do conceito de átomo então adotado pelos químicos5, basicamente o
modelo de John Dalton6. Este estava se mostrando empiricamente muito bem
sucedido, pois havia resultado no estabelecimento de um conjunto de leis experimentais, “fatos”, como a lei das proporções múltiplas. Baseava-se numa concepção de matéria como corpúsculos separados por espaço e dotados da propriedade da ação à distância newtoniana, ideia adequada o suficiente para tratar das combinações químicas entre substâncias.
Faraday, como mencionado na seção anterior, acreditava na unicidade das forças da natureza. Em 1845, afirma que havia, desde há muito, adotado a “opinião”, que havia se transformado em “convicção”, de que “as várias formas sob as quais as forças da matéria se fazem manifestar têm uma origem comum” (FARADAY, 1952, par. 2146, p. 595). Essa crença seria consistente com a busca para elaborar um conceito de matéria que, paralelamente a dar conta das reações químicas, explicasse também os fenômenos da eletricidade e do magnetismo7.
5 O “átomo” dos químicos era a menor e mais simples partícula suscetível de análise
química, a subdivisão última das substâncias capaz de conservar suas propriedades, ou seja, o que atualmente se considera como molécula.
6Entre 1826 e 1858, foram introduzidos quatro sistemas de química, associados aos
nomes de Jöns Jakob Berzelius, Leopold Gmelin, Charles Gerhardt e Stanislao Canizzaro. A teoria de Dalton enfatizava o “peso atômico” como propriedade mais destacada, mais útil aos químicos e experimentalmente determinável; já em 1803, havia elaborado uma tabela de pesos relativos, tomando o hidrogênio como unidade fundamental.
7 Para BERKSON (1974, p. 32), tanto quanto considerar “as vantagens metafísicas de
supor a unidade das forças”, Faraday foi influenciado por argumentos derivados de experimentos, em especial, os relativos à afinidade química das substâncias. No início
Essa meta de explicação unificada determina a estratégia inicial desenvolvida no artigo: transpor o modelo dos químicos para o domínio da física, com o fim de dar conta dos fenômenos da condução e do isolamento elétrico. Como veremos ainda nesta seção, seu argumento mostrará a inadequação do modelo para atingir esse objetivo, pois a transferência de aplicação resultará numa contradição. Num segundo movimento, Faraday mostrará não haver relação entre o número de moléculas em um dado volume de substância e a condutividade do material, o que enfatizará o ponto de que não são as partículas daltonianas as causadoras da condução ou do isolamento.
Mas qual teria sido sua motivação para elaborar as ideias presentes no “Speculation”?
Em 1834, FARADAY (1952, par. 959, p. 405) buscava o conhecimento da natureza da eletricidade e da maneira pela qual estava associada aos átomos de matéria. Nos anos anteriores a 1844, data da publicação do “Speculation”, o cientista já detinha uma visão particulada de matéria, em que a polarização era vista como condição inerente às partículas da substância; a partir daí, a ação elétrica seria entendida como uma espécie de polarização que se propagava entre as partículas vizinhas.
No final de 1837, ao longo da décima primeira série das Researches, Faraday desenvolve a teoria da indução elétrica como “ação entre partículas contíguas”.
No momento acredito que a indução seja, em todos os casos, uma ação entre partículas contíguas, consistindo em uma espécie de polaridade, ao contrário de uma ação entre partículas ou massas a distâncias sensíveis (FARADAY, 1952, par. 1165, p. 441).
de sua carreira, o cientista teve como mentor Sir Humphry Davy (1778-1829). Davy tornou-se proeminente na pesquisa da eletrólise e mantinha que a afinidade química tinha natureza elétrica; na explicação da decomposição da matéria pela bateria voltaica, sua suposição básica era a da existência de poderes atrativos nos eletrodos. Em 1833, FARADAY (1952, par. 493, p. 334) assumiu a relação entre eletricidade e afinidade química, mas discordou de seu mestre quanto a essa explicação. Para ele, o efeito seria produzido por uma ação entre as próprias partículas do meio, uma tensão entre as moléculas, que passaria de uma a outra, sua vizinha, “atribuindo direção à afinidade química ordinária dos corpos presentes” (par. 518, p. 338).
Nesse trecho, Faraday torna explícita a negação da ação à distância. A base experimental para a concepção de ação entre partículas contíguas se encontrava em suas pesquisas com a bateria voltaica, que o levaram a “suspeitar” que indução, “ação elétrica à distância (i.e., ação indutiva comum) nunca ocorria a não ser através da influência da matéria interveniente” (FARADAY, 1952, par. 1164, p. 441)8. A ação entre partículas contíguas
explicaria, inclusive, a decomposição das substâncias na eletrólise: “indução parecia ser o primeiro passo, e decomposição, o segundo” (par. 1164, p. 441).
Nessa mesma série, ele justifica a escolha do termo “contiguidade”. Tendo em vista que “as partículas não se tocam”, concebe como contíguas partículas que estejam “próximas” umas das outras (FARADAY, 1952, nota 1 ao par. 1164, p. 441, datada de dezembro de 1838). Retomaremos essa definição mais adiante nesta seção, pois ela estará no cerne da discussão que desencadeará a publicação de “Speculation”.
Sendo a ação dependente das partículas, haveria razão para crer-se na existência de diferentes relações elétricas para diferentes tipos de matéria, o que o leva a propor o conceito de “indução elétrica especifica” ou “capacidade indutiva específica” 9. Esse insight determina a invenção de um instrumento, “o
aparato indutivo”, basicamente um conjunto de duas esferas condutoras concêntricas, de diâmetros diferentes, submetidas a tensão elétrica, com o
8 Faraday entendia que o teste mais decisivo de sua concepção de eletricidade, como
ação entre partículas contíguas, dependeria da investigação da eletricidade estática (BERKSON,1974;GOODING, 1978). A partir daí, segundo BERKSON (1974, p. 83), sua
situação problema se constituiu em mostrar que a causa dos efeitos estáticos se encontrava no espaço entre os condutores.
9 Subsidiando esse conceito estavam duas noções: a impossibilidade de se criarem
cargas positivas sem a criação de cargas negativas, e a necessidade da curvatura das linhas de força (BERKSON, 1974, p. 83). Em 1837, FARADAY (1952, par. 1231, p. 453) concebia linha de força como entidade imaginária, “um modo convencional de expressão”, que apenas indicava a direção da ação no caso da indução; a curvatura das linhas era tomada como indício da ação entre partículas próximas, passo a passo, em oposição à gravidade, que “causa que as partículas atuem umas sobre as outras em linhas retas, quaisquer que sejam outras partículas que estejam entre elas”.
intervalo entre elas preenchido por alguma substância não condutora a ser testada10.
O resultado obtido, a partir do exame do comportamento de diferentes materiais, é tomado como evidência da ideia de indução como “certo estado polarizado” das partículas da substância (FARADAY, 1952, par. 1298, p. 464). Mas, admitida essa explicação, um problema então se coloca: qual seria a relação entre “um vácuo” e os fenômenos elétricos? Na sequência do trabalho publicado, é essa a questão que se propõe resolver (13a série, 1838). E o faz
pelo caminho da argumentação, nos termos colocados a seguir.
A premissa é a de que os fenômenos elétricos (indução, condução, isolamento ou descarga elétrica) “dependem e são produzidos pela ação de partículas contíguas de matéria”; por partícula contígua, novamente se entende “a próxima partícula existente”. Essas partículas são polarizadas e agem à distância, atuando “sobre as partículas contíguas e intermediárias” (FARADAY, [1838] 1952, par. 1615, p. 514). Mas,
[...] assumindo que um vácuo perfeito viesse intervir no curso das linhas de ação indutiva, não se segue dessa teoria que as partículas nos lados opostos de tal vácuo não pudessem agir umas sobre as outras (par. 1616, p. 514).
Supõe, em seguida, a presença de uma partícula positivamente carregada, no centro de uma esfera de uma polegada de diâmetro, no interior da qual se produziu “um vácuo”; conclui o raciocínio com a seguinte afirmação:
[...] nada, em meu entendimento presente, proíbe que uma partícula possa agir à distância de meia polegada sobre todas as partículas constituindo as superfícies internas da esfera circundante, e com uma força consistente com a bem conhecida lei dos [inversos dos] quadrados das distâncias (par. 1616, p. 514).
A partir daí, Faraday estende a concepção da ação entre partículas polarizadas e contíguas para todas as “forças polares”11, e, nesse contexto,
10 Para uma descrição detalhada do aparato e de sua utilização, ver FARADAY (1952, par.
reafirma seu entendimento da noção de contiguidade: “Por partículas contíguas quero significar aquelas que estão próximas umas das outras, não que não haja
nenhum espaço entre elas” (FARADAY, [1838] 1952, nota 1 ao par. 1665, p. 522). Esse entendimento levanta uma objeção pública, por parte de Robert Hare, professor de Química na Universidade de Pennsylvania12, um atomista
definitivamente “convencional” (WILLIAMS, 1965, p. 372). Hare identifica na teoria de Faraday o que seria uma contradição: enquanto anteriormente havia declarado que a indução consistia na ação entre partículas contíguas, “em vez de constituir uma ação entre partículas ou massas a distâncias sensíveis” (FARADAY, [1837] 1952, par. 1165, p. 441), é obrigado a admitir a ação à distância, mesmo que na forma de forças de curto alcance. Hare questiona então o que vem a ser uma distância sensível, “se meia polegada não o é” (apud HEIMANN, 1971, p. 242).
O “Speculation” se apresenta como resposta a essa objeção (HEIMANN, 1971, p. 243). Mas seu conteúdo se estende para além disso, pois, embora Faraday ainda mantenha a hipótese atômica, nesse artigo ela adquire novo sentido, aquele da identificação entre matéria e força. Examinemos um dos argumentos de Faraday. Sua estratégia, como já citado brevemente na seção 1 do presente artigo, consiste em ampliar o campo de atuação da teoria atômica, aplicando-a em conjunção com os poderes condutores ou isolantes das substâncias.
Enquanto no modelo dos químicos o espaço era passivo, já que não intervinha na combinação química, a explicação dos fenômenos elétricos, como envolvia transmissão da ação entre as moléculas, exigia dele uma participação diferenciada na condução e em seu fenômeno oposto, o isolamento. Do que segue a seguinte conclusão: “se o espaço for um isolante, não pode existir em corpos condutores, e, se for um condutor, não pode existir em corpos isolantes” (FARADAY, [1844] 1952, p. 852)13.
11 Ou seja, forças que possuem determinada propriedade que as fazem agir passo a
passo, partícula a partícula.
12 HARE, R. (1840). A letter to Professor Faraday, on certain theoretical opinions.
American Journal of Science and Arts 38: 1-11.
13 Para BERKSON (1974, p. 87), a menos que se considere de maneira apriorística que as
forças tenham existência física no espaço, esse argumento de Faraday não é necessário. Seria possível conceber a existência de fluidos, preenchendo o espaço entre os átomos,
Tendo criticado a visão da constituição atômica da matéria que acreditava “ser de aceitação mais geral”, Faraday conclui por negar a dicotomia entre matéria e espaço, no sentido de que o espaço seria um sustentáculo passivo, ou de que um espaço interveniente seria desprovido de matéria, e entre matéria passiva e força como mera propriedade justaposta a ela. Como alternativa, apresenta o que denomina de “o átomo de Boscovich”, entidade que parece possuir “uma grande vantagem sobre a noção mais comum” ([1844] 1952, p. 853). Na seção que segue, detalharemos a apropriação feita por Faraday desse conceito, e de seu potencial explicativo, segundo a visão do cientista.
3. A solução de Faraday para a relação entre matéria e força no nível atômico, e sua relação com o átomo de Boscovich
A concepção atômica de Boscovich14 consiste no confinamento da
matéria a pontos materiais, que são representados por pontos matemáticos. Esses elementos primários são capazes de agir entre si, embora nunca se toquem mutuamente; a ação é descrita através de uma lei fundamental, concebida sob a forma de uma curva de forças contínua. Essa curva delineia comportamentos alternadamente atrativos e repulsivos15; a pequenas distâncias
a força de repulsão entre duas partículas cresce ao infinito, o que explicaria a impenetrabilidade da matéria, enquanto a grandes distâncias decai ou partículas duras que agissem à distância com diferentes tipos de forças, o que explicaria a natureza condutora ou isolante dos materiais. FARADAY (1952, par. 1168, p.
442), no entanto, se recusava a aceitar a eletricidade como substância separada da matéria.
14 Ruggiero Giuseppe Boscovich (1711-87) era o nome italiano deste polímata da
República de Ragusa (ou Dubrovnik). Sua obra, Theoria philosophiae naturalis ad unicam legem virium in natura existentium, foi inicialmente publicada em Viena, em 1758. Uma segunda edição foi publicada, também em Viena, em 1763, sob o título de Theoria philosophiae naturalis.
15 As curvas alternantes de forças atrativas e repulsivas representam as propriedades e
processos das mudanças nos corpos sensíveis, incluindo “fermentações e evaporações de vários tipos” (SPENCER, 1967, p. 194).
aproximadamente com o inverso do quadrado da distância (JAMMER, 1999, p. 176; SPENCER, 1967, p. 192).
Apesar da incorporação da diminuição da força com o quadrado da distância, seus “pontos de matéria” não possuem massa no sentido newtoniano do termo. E força, para Boscovich, “é uma determinação, uma propensão de se aproximar ou se afastar” (JAMMER, 1999, p. 177). De toda forma, seu conceito de “força” é mais fundamental do que “matéria”, já que impenetrabilidade e extensão são apenas expressões das forças associadas aos pontos materiais (JAMMER, 1999, p. 178). Sendo assim, sua visão de matéria é caracterizada como “dinâmica”, e não coincide com a concepção de matéria passiva, pois não há uma partícula sólida, indivisível, capaz de existir independentemente da força.
É justamente esse dinamismo a característica da qual Faraday se apropria no “Speculation”. Ele entende que os átomos de Boscovich “são meros centros de forças ou poderes, não partículas de matéria nas quais os poderes em si residem” ([1844] 1952, p. 853).
No entanto, enquanto para Boscovich a matéria permanece confinada a pontos materiais, sua lei de força, referindo-se a pares de pontos sem extensão, Faraday estende as propriedades da matéria para o meio ambiente; numa passagem em que faz referência aos átomos dos químicos, ele afirma:
Com os últimos átomos uma massa de matéria consiste de átomos e espaço interveniente, com os primeiros átomos (de Boscovich) a matéria está presente em todo lugar, e não há espaço interveniente que não esteja ocupado por ela (FARADAY, [1844]1952, p. 854).
Sendo assim, “aquilo que é verdadeiramente a matéria de um átomo toca a
matéria de seus vizinhos” ([1844] 1952, p. 853, grifo nosso). Ou seja, Faraday
introduz a ideia de que o próprio átomo seja espalhado, através da extensão das forças pelo espaço.
“Nessa visão toda contradição resultante da consideração do isolamento e da condução elétrica desaparece” (FARADAY, [1844] 1952, p. 854). E essa solução responde à questão levantada por Hare, pois o conceito de contiguidade deixa de ser relevante na transmissão da ação, já que as ações são poderes da matéria, que é contínua em todo lugar.
Sua concepção confere “elasticidade” aos átomos, o que daria conta da propriedade de compressão das substâncias. E a concepção da matéria como
centros de força teria como corolário a penetrabilidade mútua – “na visão da matéria agora considerada como a suposição mínima, matéria e átomos de matéria seriam mutuamente penetráveis” ([1844] 1952, p. 854, grifo nosso) – o que, segundo Faraday, estaria na base da formação das moléculas, ideia belamente ilustrada através da metáfora da “conjunção de duas ondas do mar” ([1844] 1952, p. 854).
No entanto, não se pode considerar que essa noção de matéria estendida através de suas forças seja estritamente aquela proposta por Boscovich. Inicialmente, a concepção de penetrabilidade da matéria, proposta por Faraday, difere essencialmente do modelo de Boscovich, que postula uma interação física de repulsão entre dois corpos, mesmo antes de suas superfícies entrarem em contato (SPENCER, 1967, p. 189). Enquanto Boscovich não substitui a matéria por seus poderes, pois, sua teoria conserva a noção de “pontos de matéria” a partir dos quais atração e repulsão operam, o “Speculation” a entende como meros “centros de força”. E, finalmente, não há, no artigo, alusão à lei de forças, na forma de curva contínua.
Assim, embora se refira a Boscovich, Faraday parece estar, de fato, desenvolvendo um processo de construção de sua própria solução para o problema da relação matéria-espaço e matéria-força no nível atômico, o que, como já afirmado anteriormente, confere ao “Speculation” um caráter único.
Por outro lado, a menção feita a Boscovich, paralela a uma apropriação muito particular do modelo, põe um problema de determinação de fontes, o que desencadeará um debate16 nas décadas de 1960 e 70, já extensivamente
explorado na literatura, e cujos termos não serão considerados aqui. Entretanto, apresentamos, a seguir, um pequeno levantamento de possíveis origens alternativas de sua concepção dinâmica, visando ressaltar que, qualquer que tenha sido a origem da concepção de matéria exposta no “Speculation”, dela resulta a negação da distinção entre matéria passiva e ativa e o deslocamento da ação para o espaço.
16 A influência de Boscovich sobre Faraday é assumida por autores como TYNDALL
(1868),WILLIAMS (1960-1,1965),JAMMER (1999) e SNYDER (2006); já SPENCER (1967),
HEIMANN (1971) e CANTOR (1991a) consideram sua apropriação do modelo como
4. Fontes possíveis para a concepção dinâmica de natureza no “Speculation”
Inicialmente, a visão dinâmica endossada por Faraday poderia ser associada a um tipo de “dinamicismo leibniziano”, de caráter amplo, presente na formulação britânica da ideia de matéria. Leibniz tomava o conceito de força ativa como princípio explicativo, e requeria que esta pertencesse à própria natureza das coisas, negando a concepção de Newton que, na Óptica, atribuira a atividade da matéria à intervenção divina. Essa visão da natureza ativa da matéria teria influenciado a definição de átomos em termos de centros de força por outros autores, inclusive Boscovich (LAMONT, 2009, p. 873).
HEIMANN (1971, p. 247), no entanto, remonta o pensamento de Faraday a uma tradição de linhagem empirista especificamente britânica, representada por Joseph Priestley (1733-1804) e Thomas Exley (1774-1855). O fundamento para essa interpretação reside na concepção característica desses autores de que a matéria só é cognoscível através de seus poderes e forças.17
Para Priestley, as características essenciais da matéria não são devidas a uma solidez implícita, mas a poderes que lhe estão associados: matéria é “substância que possui a propriedade da extensão, e os poderes de atração e
repulsão”; “eliminem-se atração e repulsão e a matéria desaparece” (apud
HEIMANN & MCGUIRE, 1971, p. 273). Em sua visão, a solidez não é uma propriedade essencial, mas mero efeito dos poderes, o que o leva a negar a impenetrabilidade da matéria, inclusive pela luz18.
17 Qualquer que tenha sido sua origem, a concepção dinâmica de matéria era corrente
na Grã-Bretanha desse período. Ela está, inclusive, em John Stuart Mill, que recusa a ideia de “substrato” no qual os poderes residem; para ele, matéria não é nada além de “poderes” causais (cf. SNYDER, 2006, p. 140). E, segundo Snyder, Mill teria conhecido
o trabalho de Faraday através de Alexander Bain, que tivera acesso ao “Speculation”, pois havia estudado Faraday desde 1840.
18 Embora seu nome esteja mais comumente associado à química, Priestley desenvolveu
essas ideias no contexto da teoria óptica. Era adepto da teoria de luz como partículas, concebidas como entidades ponderáveis e passíveis de atração pelos corpos de forma análoga à atração gravitacional (HEIMANN & MCGUIRE, 1971, p. 277, nota 122).
Priestley argumentava que, a partir da hipótese da penetrabilidade, se poderia explicar “a penetração dos corpos pela luz”, pois, “nunca se encontra que partículas de luz [...]
Como Priestley, Exley recusa a “noção vulgar” de átomo, segundo a qual “existe uma massa diminuta, sólida e impenetrável [...] na qual atuam forças”, pois “nunca as vimos, ou sentimos, nem as percebemos por nenhum de nossos sentidos” (apud HEIMANN, 1971, p. 250). E assume explicitamente o atomismo dinamicista: referindo-se às partículas de matéria, afirma que “nunca fomos afetados por elas, mas apenas pelas forças de atração e repulsão [...], as
forças sendo consideradas como a essência da matéria” (in: HEIMANN, 1971, p. 250, grifo nosso) 19.
E, de fato, essas são posições de que Faraday poderia ter se aproximado, quando opta por centros de força em oposição a “partículas de matéria, nas quais os próprios poderes residem”, assim como quando afirma que “toda nossa percepção e conhecimento do átomo” se limitam a “ideias de seus poderes” (1952, p. 853). Além disso, como vimos na seção 3, temos no “Speculation” a tese da penetrabilidade mútua da matéria, presente em Priestley no contexto da interação entre matéria e luz. Apesar disso, não há evidência histórica de que Faraday tenha lido os dois autores acima, o que torna a aproximação pretendida apenas plausível, como reconhecido por Heimann (1971, p. 248).
Outro entendimento possível das origens da concepção dinâmica no “Speculation”, e que ainda merece ser aprofundado pela literatura, é o que associa o pensamento de Faraday à Naturphilosophie.
A Naturphilosophie (filosofia da natureza) é um “episódio” da filosofia alemã (Gower, 1973, p. 301), inserido na tradição do idealismo kantiano, ao qual incorpora teses do romantismo alemão. Nessa perspectiva, o conceito de substância deixa de fazer sentido, sendo substituído pela noção de força como essência da matéria. Friedrich W.J. Schelling (1775-1854), seu principal representante, concebe a natureza como um todo ativo e dinâmico, e suas
tenham sido obstruídas” por corpos densos (Priestley, apud HEIMANN &MCGUIRE, 1971, p. 277).
19 É necessário destacar, porém, que tanto Priestley como Exley se referem a forças de
atração e repulsão como essenciais à matéria; esse aspecto dual da força não é citado por Faraday no “Speculation”, embora esteja presente no memorando “Matter”, escrito poucos dias após, e num artigo posterior, “Thoughts on ray vibrations”, publicado em 1846. Esse fato é reconhecido por HEIMANN (1971, p. 249).
forças como inerentemente idênticas e convertíveis umas nas outras (GOWER, 1973, p. 321).
Algumas das proposições da filosofia alemã se opõem diretamente à teoria mecanicista de matéria passiva, como a de que a matéria preenche o espaço através das forças primitivas de atração e repulsão, que é apenas relativamente impenetrável, e que o espaço vazio “é um conceito limite, não possuindo nenhuma aplicação empírica” (GOWER, 1973, p. 320-1) 20.
Em termos de conteúdo das ideias, é possível associar as perspectivas acima ao dinamismo característico do “Speculation”. Temos, por exemplo, a recusa de FARADAY ([1844] 1952, p. 854) em admitir a distinção entre partícula e poderes, e sua afirmação de que “átomos de matéria estão presentes em todo lugar, e não há espaço interveniente que não esteja ocupado por eles”.
E, em especial, a identidade fundamental das forças da natureza, ideia compatível com a Naturphilosophie, é uma hipótese central no pensamento de Faraday21, um princípio que o cientista defendeu ao longo de toda sua carreira.
Retomando suas expressões, vimos na seção anterior que ele se refere à “opinião”, “convicção”, “forte persuasão”, de que “as várias formas sob as quais as forças da matéria se fazem manifestas possuem uma origem comum” (FARADAY, 1952, par. 2146, 2147, p. 595); afirma também que todas as forças da natureza são “mutuamente dependentes” ou são “manifestações diferentes de um poder fundamental” (par. 2702, p. 670). E, embora sem sucesso na obtenção de confirmação experimental, em 1850 FARADAY (1952, par. 2717, p. 673) ainda sustentava o “forte sentimento de uma relação entre gravidade e eletricidade”.
Em termos de documentação histórica, porém, o vínculo entre Faraday e a filosofia alemã não é facilmente sustentável. Seria possível traçar uma
20 Segundo GOWER (1973), Schelling funda sua teoria da natureza em duas tendências
opostas, produtividade e limitação. Essas tendências seriam alternativamente dominantes; fenômenos seriam resultado da prevalência de uma sobre a outra. Já Kant se refere explicitamente à atração e repulsão como forças fundamentais, e explica o mundo material pelo equilíbrio e não pela alternância entre elas. E, definitivamente, nunca propôs a ideia da unidade e convertibilidade de suas forças fundamentais.
21 Essa convicção em Faraday é reconhecida por WILLIAMS (1965, p. 62, 64), embora
conexão indireta, a partir de seu relacionamento pessoal com Humphry Davy22.
Que a filosofia alemã tenha fluído para a ciência inglesa através de Davy parece ser sustentável (WILLIAMS, 1965, p. 66). Como evidência, temos o fato de Davy ter sido amigo próximo de Samuel Taylor Coleridge (1772-1834), estudioso da filosofia alemã, que esteve na Alemanha entre 1798 e 1800, e introduziu Kant ao público inglês23.
De toda forma, há, entre os historiadores, o entendimento de que a crença numa unidade fundamental subjacente à natureza permeava as ciências físicas no início do século XIX. A ideia de natureza de Hans Christian Oersted, por exemplo, ecoava claramente a de Schelling (LYNNING &JACOBSEN,2011, p. 46) e teria sido precisamente a noção da convertibilidade das forças o fundamento de sua descoberta em eletromagnetismo (WILLIAMS, 1962, p. 7). E, para GOWER (1973, p. 349), há “uma similaridade inquestionável entre as premissas teóricas de Oersted e as conclusões teóricas de cientistas como Faraday”, como sua crença de que os vários poderes da matéria “estão conectados e se devem a uma causa comum”.
Finalmente, é possível estabelecer uma dependência entre o dinamismo de Faraday, no “Speculation”, e a concepção de natureza dada por sua teologia24 (WILLIAMS,1965;LEVERE,196825;CANTOR, 1991a, b).
22 Ainda no campo das relações pessoais, poderíamos acrescentar uma possível
influência de Sir William Rowan Hamilton (1805-65) sobre Faraday. Ambos fizeram contato em 1834, e Hamilton “descobriu, com prazer, que ele e Faraday possuíam visões quase idênticas da natureza da matéria” (LEVERE, 1968, p. 102, nota 58, grifo nosso). Algumas circunstâncias que os aproximam: Hamilton tinha uma visão dinâmica da matéria, conheceu Coleridge quando ainda jovem, e foi um devotado estudioso de Kant, a partir do original alemão.
23 Para AGASSI (1971, p. 28), a existência de um movimento kantiano presente na física
do século XIX “é um intrigante tópico moderno” de pesquisa. Entende que Faraday teria absorvido alguma informação sobre kantismo e sobre Naturphilosophie na “Royal Institution”, mas nega que os aspectos kantianos ou mesmo boscovicheanos de seu pensamento sejam devidos à influência de Davy (AGASSI, 1971, p. 29).
24 Faraday era praticante ativo da religião sandemaniana (TRICKER, 1966, p. 180). Os
sandemanianos associavam crença e razão, eram adeptos do argumento do design, e valorizavam a revelação através da Bíblia (CANTOR, 1991a, p. 71).
No texto “Speculation”, o cientista se vale de critérios extra empíricos, como simplicidade e economia – “o caminho mais seguro parece ser assumir o mínimo possível” (1952, p. 853) – assim como de um princípio de ordem estética que o leva a decidir-se pela visão “mais bela” da constituição dos corpos, aquela de centros de força (FARADAY, [1844]1952, p. 854).
Para ele, “o livro da natureza [...] é escrito pelo dedo de Deus” (Faraday, apud CANTOR, 1991a, p. 72); segundo Cantor, Faraday estaria convencido de que, na criação, Deus teria concebido uma sistema “econômico”, “em que todos os diferentes poderes estariam inter-relacionados através de leis simples” (CANTOR, 1991b, p. 289). E, sua crença de que todas as forças fenomênicas seriam manifestações de uma força básica teria esse princípio geral de simplicidade como fundamento (CANTOR, 1991a, p. 73).
Para LEVERE (1968, p. 98), embora Faraday sempre pensasse “em associação com experimento”, o cientista teria herdado de Davy a combinação entre atomismo dinâmico e “teologia natural”. E, embora valorizasse o potencial explicativo dessa concepção de átomo, a principal razão de sua adesão a essa hipótese teria sido sua adequação à “visão de mundo imposta por sua religião”, pois fazia do mundo uma continuidade da “atividade divina” (LEVERE, 1968, p. 101).
As perspectivas consideradas aqui não oferecem uma solução conclusiva para o problema da determinação das fontes de Faraday; poder-se-ia, inclusive, argumentar por sua influência paralela, uma combinação cruzada de tendências. Subsiste, em última análise, apenas a plausibilidade como critério. Apesar disso, a abordagem dessas diferentes linhas interpretativas enriquece o contexto do pensamento de Faraday e revela um conteúdo comum, ou seja, a opção do cientista por uma concepção dinâmica de natureza que, no “Speculation”, assume a forma de negação da distinção entre matéria passiva e ativa e, paralelamente, da noção de espaço vazio de poderes.
25 Para Levere, é necessário compreender Faraday no contexto de suas crenças
teológicas. Essa posição o leva a negar uma possível influência da Naturphilosophie sobre o cientista, pois a filosofia alemã “argumentava, a partir de umas poucas proposições metafísicas, do humano para a natureza divina, sem apelar para a revelação” (LEVERE,
1968, p. 103). Essa crítica faz sentido, quando se consideram os princípios de sua fé sandemaniana.
5. Conclusão. “Speculation”: uma resposta convincente a Robert Hare?
Retomemos, como conclusão, a crítica de Hare, cuja essência reside na negação, por Faraday, da ação à distância para distâncias sensíveis, ao passo que é forçado a admiti-la para as distâncias “insensíveis”, separando os átomos. Apesar da aparente contradição, Faraday recusa-se a admitir a crítica e, em 1846, na 21a série da obra publicada, em uma passagem que pode ser associada
a seu argumento contra Hare, reafirma a adequação da concepção da indução estática como ação transferida de partícula a partícula:
No que se refere à maneira pela qual é possível à força elétrica, seja estática ou dinâmica, ser transferida de partícula a partícula quando estas estão à distância entre si, ou através de um vácuo, não tenho nada a acrescentar ao que havia dito antes (1614, etc.). A suposição de que isso ocorra não apresenta nada de surpreendente à mente daqueles que tenham se esforçado para compreender a radiação e a condução do calor sob um único princípio de ação (FARADAY, 1952, par. 2446, p. 631, grifo
nosso).
Não teria Faraday se dado conta da existência de uma “contradição” a não ser a partir da crítica de Hare? Teria o cientista sido irracional ao manter sua teoria, apesar da crítica?
As alternativas de identificação de suas fontes, apresentadas na seção anterior, ofereceriam diferentes respostas a essas questões. Mas há uma posição que nos parece adequada para a atribuição de racionalidade e coerência ao pensamento de Faraday no período aqui considerado. Trata-se da tese de GOODING (1978, p. 123): esse autor toma a polaridade como o conceito unificador no pensamento de Faraday, e o emprega para a justificação de sua rejeição à ação à distância. Em seu entendimento, a negação da ação à distância se segue de seu conceito de força eletrostática “como uma interação polar” entre partículas.
Para GOODING (1978, p. 139), o ponto focal da hipótese de Faraday é a interdição de que uma partícula possa agir sobre outra que não seja a mais próxima existente, pois ação contígua é o modo necessário de transmissão de uma força polar. Sendo assim, é possível admitir a ação à distância, mas essa ação não pode ignorar nenhuma partícula interveniente, ou passar por ela sem
interação. Deveria ser essa a leitura correta de FARADAY (1952, par. 1615, p. 514), quando assume como contígua “a próxima partícula existente”.
A hipótese do cientista não interdita a interação entre duas partículas quaisquer, separadas por um “espaço sensível”, desde que não haja outra partícula entre elas. Como a ação se dá partícula a partícula, não pode ocorrer em linhas retas, pois deve prosseguir em direção a mais próxima, que pode não estar localizada sobre uma linha reta tomada sobre uma série de partículas.
Tomando-se essa interpretação como referencial, é possível harmonizar a discussão de Faraday da transferência da ação num meio em que existe “matéria interveniente”, com a que se dá no vácuo e, assim, conferir inteligibilidade à sua noção de “contiguidade” 26:
Mas, assumindo que um vácuo perfeito viesse intervir no curso das linhas de ação indutiva, não se segue dessa teoria que as partículas nos lados opostos de tal vácuo não pudessem agir umas sobre as outras [...] nada em meu entendimento presente proíbe que uma partícula possa agir à distância de meia polegada sobre todas as partículas constituindo as superfícies internas da esfera circundante, e com uma força consistente com a bem conhecida lei dos quadrados das distâncias. Mas, suponha que a esfera de uma polegada estivesse cheia de matéria isolante; nesse caso, a partícula eletrizada não agiria [...] diretamente sobre as partículas distantes [...] aquelas partículas na superfície da esfera [...] sobre as quais a ação era direta quando havia um vácuo, sofrerão, nesse caso, uma ação indireta no que se refere à partícula central ou fonte de ação [...] (FARADAY, 1952, par. 1616, p. 514).
Embora a teoria da contiguidade venha a ser abandonada, Faraday conservará a noção de polaridade inerente às partículas, que será associada às linhas de força27. Mais do que um documento cercado por problemas
26Não se trata de exercitar aqui o que Quentin SKINNER (1969, p. 19) denomina de
“mitologia da coerência”, ou seja, considerar toda contradição como aparente e buscar, a qualquer custo, exibir uma “coerência interna”. No caso aqui considerado, acreditamos que a inconsistência desaparece, quando se toma Faraday em seus próprios termos, como sugere o entendimento de Gooding.
27 O modelo dinâmico de matéria do “Speculation” será substituído pela explicação
através da noção de linhas de força, consideradas entidades primárias, e sobre as quais Faraday terminará por assumir uma posição realista. Em relação às linhas de força
historiográficos interessantes, o “Speculation” marca um episódio no processo de transferência da ação das partículas para o espaço, e nos revela a maneira peculiar de Faraday raciocinar, associando experimento e analogia, no contexto de suas convicções mais amplas sobre a estrutura e o funcionamento da natureza.
Como aponta HESSE (2005, p. 201), “esse artigo parece marcar uma transição decisiva entre ação contínua entendida mecanicamente e ação contínua em termos de forças preenchendo o espaço”.
Submetido: 25.04.2014; Revisado: 05.06.2015; Aceito: 01.09.2015
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