Os modelos na explicação geológica

Em se tratando de explicações geológicas, freqüentemente nos questionamos sobre o marco teórico que o geólogo utiliza para construí-las. De fato, para construir suas explicações, a geologia precisa, muitas vezes, dos conhecimentos de áreas como a física, a química, a biologia, entre outras. Porém, essa ciência não deixa de ter seus próprios marcos teóricos que lhe servem de base para suas explicações.

Algumas posições defendem que a geologia é um simples ramo das ciências teóricas como a física, a química e mesmo a biologia e explica a partir do marco teórico dessas ciências. Outros posicionamentos defendem a idéia de que a geologia tem seus próprios marcos teóricos e explica a partir deles. Neste artigo, vamos analisar duas posições trabalhadas por Karl Popper, extremamente vinculadas, mas que apresentam diferença no que diz respeito ao critério de partida do raciocínio de um cientista no exercício de elaboração de uma explicação científica. Apesar de nunca ter tratado especificamente da ciência da geologia, Popper nos fornece dados importantes para que possamos analisar essa ciência à luz da distinção entre ciência teórica e ciência histórica em dois distintos posicionamentos. Numa primeira posição, Popper diz que o raciocínio que leva a uma boa explicação científica deve partir de leis gerais. Numa segunda posição, Popper diz que o cientista, pressupondo leis gerais, pode fundamentar suas explicações em modelos gerais que estejam bem corroborados.  A partir dessas idéias, podemos chegar a conclusões interessantes em relação ao conteúdo teórico utilizado pela geologia em suas explicações.

As duas posições que Popper apresenta com relação à fundamentação e à construção de uma explicação científica seguem a estrutura do modelo nomológico dedutivo de explicação.  As explicações, a partir do modelo nomológico dedutivo (do grego: nomos = lei – tanto em sentido jurídico como científico), são deduções que têm, como premissas, leis gerais e condições iniciais. Esse modelo de explicação foi amplamente trabalhado e difundido por Carl Hempel e, por isso, é seguidamente caracterizado como “modelo de Carl Hempel”. 

O modelo nomológico dedutivo tem a seguinte estrutura:

L1, L2,... Ln

D1, D2,... Dn

E

As primeiras premissas (L) são as leis gerais que, vinculadas às condições iniciais (segundas premissas – C), remetem à conclusão, ou seja, à explicação desejada. Assim, se, numa bela manhã, ao nos deparamos com um recipiente de água congelado, ficarmos intrigados e formos em busca de uma explicação para o fenômeno, recorreremos à lei geral (L) que diz que a água pura congela a zero grau e aos dados (D) que mostram que, durante a madrugada, aquele recipiente de água ficou exposto a temperaturas de pelo menos zero grau. Por dedução, teremos a explicação do fenômeno. Também podemos embasar previsões científicas a partir de leis gerais e de dados particulares. Se tivermos presente a lei geral de que a água congela a zero grau e percebermos que os dados do termômetro apontam uma temperatura próxima a zero grau, podemos prever que, se a temperatura continuar a baixar, chegando a pontos negativos, a água irá congelar. A estrutura do raciocínio é a mesma nos dois casos. A diferença é que, no primeiro caso, temos o fenômeno a ser explicado e vamos em busca das causas.  No segundo caso temos as causas e prevemos o fenômeno.

Por leis gerais, Popper (1975, p.291) entende serem enunciados sintéticos e estritamente universais e que podem ser colocados na seguinte forma: “para todos os pontos do espaço e do tempo (ou em todas as regiões do espaço e do tempo) é verdade que...”. Uma lei geral é uma relação entre grandezas invariáveis, mas como relação, em si, é invariável. Tomemos como exemplo a lei da gravidade: “toda partícula no universo atrai outra partícula com uma força diretamente proporcional ao produto de suas massas e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre as mesmas” ¹. Simbolizamos essa lei com uma fórmula matemática constante, mas que traz na sua constituição grandezas variáveis. Mudam os dados particulares como as massas dos dois corpos e a distância entre eles. Mas a relação permanece a mesma, independentemente dos dados particulares.

A rigor, a partir dessas idéias de Popper, somente a física e a química seriam detentoras de leis gerais, válidas para qualquer ponto do espaço e do tempo. Essas duas ciências, por esse fato, seriam as únicas ciências consideradas teóricas, uma vez que, para Popper (1980, p. 112-115), uma ciência é teórica na medida em que possui leis próprias. Essa preocupação com leis gerais válidas para qualquer ponto do espaço e do tempo caracteriza as ciências teóricas. As demais ciências seriam ciências históricas, ciências que aplicam as leis da física e da química em suas explicações particulares relacionadas a problemas localizados em coordenadas espaço-temporais definidas.

A geologia seria mais um caso de ciência histórica a partir dessa primeira posição de Popper. Como já dissemos, esse filósofo não trabalha, em nenhum dos seus textos, a ciência da geologia. Mas seus critérios para distinguir ciências teóricas de ciências históricas a partir das leis próprias dessas ciências, nos levam a considerar a geologia como sendo apenas um ramo da física e da química. Para construir e fundamentar suas explicações particulares, a geologia utiliza-se das leis da física e da química, pois, a partir dos critérios de Popper, essa ciência não possui leis próprias. 

Algumas tentativas de formular e estabelecer leis próprias da geologia aconteceram ao longo da história dessa ciência. É o caso da “lei da superposição”: “Numa pilha de estratos sedimentares que não sofreu distúrbio por dobramento ou por inversão desde sua acumulação, os estratos mais recentes estão no topo e os mais antigos estão na base” (Gilluly, Waters e Woddford 1957, p. 73). Não podemos dizer que esse enunciado geral seja um caso de lei universal. Tal enunciado é apenas um caso particular de generalização. Essa generalização não pode ser estendida a todos os pontos do espaço e do tempo, a todos os objetos do mundo, como é o caso da lei da gravidade.

Toda tentativa de fundamentar as explicações da geologia, a partir da própria geologia, parecem malograr se levarmos em conta os critérios, que até agora apresentamos, para se construir uma boa explicação científica, baseados numa primeira posição de Popper. Até agora, a geologia parece ser uma ciência que busca seus fundamentos teóricos nas ciências físico-químicas. Mas uma segunda posição de Popper parece salvar a parte teórica exclusiva da geologia. Essa segunda posição de Popper considera os modelos construídos e corroborados em cada uma das ciências como sendo o marco teórico a partir do qual uma ciência fundamenta suas explicações.  A partir disso, a geologia não é mais considerada como um ramo da física e da química, mas aparece como uma ciência independente, com conteúdo teórico próprio.

As idéias de Popper, até então analisados neste trabalho, nos levam a crer que, para o mesmo, a geologia seria um caso de ciência histórica. Essa ciência, a partir desse posicionamento, não faria mais do que aplicar leis da física e da química no estudo de seus objetos particulares, assumindo, assim, seu caráter histórico, específico e singular. Outro texto de Popper (1997), porém, parece abrir a possibilidade de encararmos a geologia de outro ponto de vista. Perceber a geologia a partir dessa nova visão nos faz pensar essa ciência como uma ciência de conteúdo teórico próprio. A geologia, segundo essa posição, teria seus próprios modelos teóricos de explicação. Aqui, assinalamos um segundo momento dentro da filosofia popperiana onde os modelos de explicação (e não somente as leis gerais) fazem parte do interesse das ciências teóricas.

Em O mito do marco comum (1997), Popper apresenta um novo elemento que nos permite dizer que não só a física e a química são possuidoras de caráter teórico próprio, mas também outras ciências como a biologia, a geologia e mesmo as ciências sociais têm seus próprios marcos teóricos. Nessas alturas, Popper apresenta a questão dos modelos de explicação, formulados em cada uma das ciências, e que servem de base teórica na construção de explicações científicas.

O argumento de Popper que apresenta a questão dos modelos e de seu papel na estrutura das explicações científicas inicia com a distinção entre duas classes de problemas de explicação ou de predição. Uma se refere a um determinado número de acontecimentos singulares; a outra se vincula a certa classe ou tipos de acontecimento.

Em relação à primeira, Popper (1997, p. 160-161) a caracteriza e exemplifica da seguinte forma:

“A primeira classe se preocupa em explicar ou predizer um ou um curto número de acontecimentos singulares. Um exemplo das ciências naturais seria o seguinte: “Quando acontecerá o próximo eclipse da lua (ou digamos, os dois próximos eclipses da lua)?”. (Um exemplo das ciências sociais seria o seguinte: “Quando acontecerá o próximo crescimento da taxa de desemprego em Midlands, ou em Ontário ocidental?”).”

Em relação à segunda, Popper (1997, p. 161) diz o seguinte:

“A segunda classe se preocupa em explicar ou predizer certa classe ou tipo de acontecimento. Um exemplo das ciências naturais seria o seguinte: “Por que os eclipses da lua se repetem uma e outra vez, mas só quando há lua cheia?”. (Um exemplo das ciências sociais seria: “Por que se produz um acréscimo ou uma queda do desemprego na indústria da construção?”)”.

Popper (1997, p. 162) nos chama a atenção dizendo que “a diferença entre essas duas classes de problemas está em que se pode resolver a primeira sem construir um modelo, enquanto que a segunda é mais fácil de resolver por meio da construção de um modelo”. Se quisermos resolver um problema da primeira classe, precisamos elencar certas leis universais e as condições iniciais relativas e determinantes ao fenômeno em questão. Seguimos, então, a estrutura da explicação científica proposta por Popper (leis gerais + condições iniciais) para chegarmos às conclusões desejadas em nossa análise.  

A forma de responder à segunda questão seria diferente. Uma questão parecida seria a seguinte: “Com que freqüência ocorre os eclipses da lua?”; ou poderíamos reformular a questão de Popper: “Por que os eclipses da lua só ocorrem quando temos lua cheia?”. Já não temos um caso de um eclipse em particular, mas nos questionamos sobre o fenômeno “eclipse da lua” de um modo geral. Não queremos saber sobre o próximo ou os dois próximos eclipses somente, mas queremos entender estes e os demais também. É uma questão que abrange uma classe inteira de fenômenos. Para tanto, Popper propõe o uso de modelos de explicação. Esses modelos também são provenientes de estruturas explicativas que levam em consideração leis gerais e condições iniciais específicas. Porém, as leis universais e muitas das condições iniciais são pressupostas em nossa explicação baseada nos modelos. Um modelo de explicação engloba leis e condições iniciais, formando, a partir delas, um novo conteúdo teórico suficientemente justificado e que nos dá a segurança de estarmos construindo explicações científicas coerentes. Assim, o modelo, nas palavras de Popper (1997, p. 161), “poderia servir perfeitamente a seu propósito, pois resolve o problema da explicação que se havia proposto”.  

Segundo Popper (1997, p.163), “os modelos, tal como aqui se entendem, se poderia chamar também ‘teorias’, ou se poderia dizer que incorporam teorias, posto que são tentativas de resolver problemas, problemas de explicação”. Poderíamos dizer que os modelos funcionam como uma espécie de atalho, pelo qual se chega mais rapidamente às explicações desejadas. Evita-se a tarefa de buscar, a cada explicação, as leis atuantes e a totalidade de condições iniciais em relação ao fenômeno, e parte-se dos modelos já estabelecidos para se realizar a mesma tarefa. Diante da atividade de se explicar fenômenos típicos, operamos com modelos de explicação, ao passo que fenômenos isolados, singulares são estudados com mais detalhamento, partindo desde suas leis determinantes e de suas condições iniciais.

A partir desse ponto de vista, a geologia também tem sua parte teórica a ser investigada. Na medida em que ela se preocupa em estabelecer modelos gerais de fenômenos como vulcanismo, erosão, glaciação, entre outros, ela está preocupada com a generalidade desses fenômenos. Uma vez estabelecido, por meio de testes corroborativos, o modelo de explicação servirá para explicar determinadas erupções vulcânicas do Vesúvio, ou como a erosão nos Aparados da Serra originou o cânion do Itaimbezinho, como aconteceu a glaciação do carbonífero, etc. Até mesmo o princípio da superposição constitui-se num marco teórico para as explicações geológicas. Porém não como lei geral, mas como modelo de explicação. Temos um modelo geral que mostra como acontecem esses fenômenos e, a partir desse marco teórico, explicamos fenômenos particulares sem precisar recorrer todas as vezes às leis gerai, pois estas são pressupostas em nossa explicação.

Um exemplo que ilustra o papel dos modelos nas explicações geológicas é a explicação de um depósito várvico. Tais depósitos são constituídos de rochas sedimentares definidas como “varves”. Na definição de Eicher (1969, p.94-95), “varves são pares de camadas produzidas por variações climáticas sazonais. Um depósito várvico consta, assim, de uma seqüência repetitiva de ciclos anuais”. Os “pares” de camadas constituem-se de uma camada escura e de uma camada clara. Nos lagos glaciais, a partir do derretimento do gelo no verão, há grande influxo de silte (fragmentos muito finos de rochas) para o lago, ocasionando depósitos claros. Já no inverno, ocorre depósito de argila quase pura e material orgânico em suspensão e isso produz depósitos escuros. A partir do momento em que o pesquisador inteira-se em relação à regularidade desse processo, tal informação passa a compor o conteúdo teórico utilizado por esse cientista para explicações desse tipo de fenômeno. Diante de uma nova camada de varves, esse cientista tem condições de explicar como aconteceu a formação do mesmo a partir do modelo de formação das varves que ele já conhece. Se num par de camadas a camada escura é mais espessa do que a camada clara, isso nos sugere que o período de inverno foi maior do que o período de derretimento do gelo. Para essa explicação são utilizadas de forma limitada às leis da química e da física que se reduzem à distinção entre os materiais de cada camada (composição química) e à forma em que estão depositados os sedimentos. Contudo, a explicação do processo geológico em si é exclusividade da geologia e de seus modelos; é o raciocínio geológico, a partir de seus modelos corroborados, que compreende o fenômeno.

A idéia de modelo proposta por Popper nos permite dizer que, pressupondo as leis físico-químicas, podemos fundamentar explicações a partir de modelos estabelecidos nas outras ciências, desde que estejam devidamente corroborados. Nesse sentido, ao nosso ver, a geologia também pode ser teórica se o seu interesse está voltado às generalidades dos fenômenos geológicos e à formulação e corroboração de modelos de explicação para os mesmos.  A explicação de um físico ou de um químico é muito limitada diante de fenômenos complexos como é o caso dos fenômenos geológicos. As leis dessas ciências são utilizadas como ferramentas para as explicações, mas o “entendimento” de um fenômeno geológico é alcançado através de modelos geológicos e não com base em modelos físicos ou químicos. Um físico não explica, apenas pelas leis da física, um fenômeno como o vulcanismo; tampouco o faz o químico a partir de suas leis. Nenhuma outra ciência senão a geologia pode explicar adequadamente seus fenômenos. Como diz Bradley, (1970, p. 35): “tão importantes como a física e a química são as soluções dos problemas que surgem dos estudos geológicos e de cuja formulação não podem se encarregar nem os físicos, nem os químicos, a menos que se convertam em geólogos”.

Leandro Carlos Ody

Mestrando em Filosofia, área de Epistemologia, UFSC

¹F = M’ X M”

              D²

Bibliografia

BRADLEY, W.H. “Leyes geológicas”, in Albritton JR.C.C. Filosofia de la Geologia. México: Compañia Editorial Continental, 1970, p. 25-38. 

EICHER, Don L. Tempo geológico. São Paulo: Edgard Blücher, 1969.

GILLULY, J.; WATERS A.C.; WOODFORD, A.O. Principles of geology. San Francisco, California: W. H. Freeman & Company, 1957.

HEMPEL, Carl. As leis e seu papel na explicação científica. Filosofia da Ciência Natural. 3. ed. Rio de Janeiro: Zahar, 1981.

KLIMOVSKI, G. Las desventuras del conocimiento científico. Buenos Aires: A/Z Editora, 1994.

POPPER, Karl. A miséria do historicismo. São Paulo: Cultrix, 1980.

—————— El mito del marco común. Barcelona: Paidos, 1997.

___________A lógica da Investigação Científica. São Paulo: Abril, 1975.

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