A questão da causalidade e o ensino de Física: implicações epistemológicas

Abstract

A presente dissertação investiga o abismo entre a concepção simplista e determinista da causalidade e a sua real complexidade multifacetada na física, um problema de pesquisa com profundas implicações epistemológicas para a natureza do conhecimento científico e seu ensino. O objetivo geral é analisar a evolução e a crise do conceito de causalidade na física, demonstrando como esse debate transforma a própria natureza do conhecimento científico. Para isso, a pesquisa se estrutura em uma abordagem teórica e interdisciplinar. Inicialmente, são explorados os fundamentos filosóficos da causalidade a partir do debate entre o empirismo de David Hume, que a vê como um hábito mental, e a visão transcendental de Immanuel Kant, que a postula como uma categoria a priori do entendimento. Em seguida, a dissertação aprofunda-se na epistemologia genética de Jean Piaget para analisar como a noção de causalidade é construída pelo indivíduo, reinterpretando as categorias kantianas por meio de um "kantismo evolutivo". Posteriormente, é realizado um mapeamento das transformações do conceito de causalidade em diferentes domínios da física, desde o determinismo da mecânica clássica, passando pela causalidade estatística da termodinâmica, a localidade mediada por campos do eletromagnetismo, a estrutura geométrica da relatividade, até a crise gerada pela mecânica quântica, com suas múltiplas interpretações sobre o indeterminismo e a não-localidade. A análise culmina na demonstração de que o debate sobre a causalidade revela o caráter construtivo e interpretativo do conhecimento físico, onde o sujeito ativamente organiza e dá sentido à realidade. O conhecimento, portanto, não é uma cópia literal do mundo, mas um conjunto de modelos e interpretações. Conclui-se que a compreensão dessa complexidade causal é fundamental para superar abordagens pedagógicas que apresentam uma visão distorcida dos conceitos no ensino de física, promovendo uma visão mais autêntica e crítica da ciência.

This dissertation investigates the gap between a simplistic, deterministic conception of causality and its actual multifaceted complexity in physics—a research problem with profound epistemological implications for the nature of scientific knowledge and its teaching. The general objective is to analyze the evolution and the crisis of the concept of causality in physics, demonstrating how this debate transforms the very nature of scientific knowledge. To this end, the research is structured through a theoretical and interdisciplinary approach. Initially, the philosophical foundations of causality are explored, starting from the debate between David Hume's empiricism, which views it as a mental habit, and Immanuel Kant’s transcendental perspective, which postulates it as an a priori category of understanding. Subsequently, the dissertation delves into Jean Piaget's genetic epistemology to analyze how the notion of causality is constructed by the individual, reinterpreting Kantian categories through an "evolutionary Kantianism." Afterward, a mapping of the transformations of the concept of causality across different domains of physics is carried out, ranging from the determinism of classical mechanics to the statistical causality of thermodynamics, field-mediated locality in electromagnetism, the geometric structure of relativity, and finally, the crisis generated by quantum mechanics, with its multiple interpretations regarding indeterminism and non-locality. The analysis culminates in demonstrating that the debate on causality reveals the constructive and interpretive nature of physical knowledge, where the subject actively organizes and gives meaning to reality. Knowledge, therefore, is not a literal copy of the world, but a set of models and interpretations. It is concluded that understanding this causal complexity is fundamental to overcoming pedagogical approaches that present a distorted view of concepts in physics education, thereby promoting a more authentic and critical view of science.