Debates, contexts and omissions in the collective development of cathode ray theory

Authors

  • Defferson Rodrigues Martins das Neves Universidade Federal de São Paulo
  • Thaís Cyrino de Mello Forato Universidade Federal de São Paulo
  • Bianca Alves Pereira Universidade Federal de São Paulo
  • Sabrina Alves Pereira Universidade Federal de São Paulo
  • André Amaral Gonçalves Bianco Universidade Federal de São Paulo

DOI:

https://doi.org/10.5007/2175-7941.2021.e80515

Abstract

Explanations over historical scientific experiments in elementary school textbooks or textbooks from higher education courses are commonly accompanied by reports so succinct (and often stereotyped) about the context of the time when these experiments took place, which contribute little to the understanding of development scientific that accompanied the episode. In most situations, these reports convey an overly simplistic and actual view of how scientific concepts, laws and theories were proposed, or what were the epistemic and non-epistemic influences in adopting one or the other solution. A classic example is that of the well-known “Thomson’s experiment” on the constitution of cathode rays. This episode is usually summarized in the "crucial" experiment in which Thomson determines the value of the charge / mass ratio of the particles that make up the cathode rays and "discovers" the electron, by measuring the electrical and magnetic deflections of these particles. Thus, based on the considerations of the current historiography of Sciences for the Teaching of Sciences and from consultation in primary and secondary sources on the subject, this article seeks to offer historical subsidies in order to enable teachers and students to understand in a more contextualized way aspects of the construction of scientific knowledge at that historic moment.

Author Biographies

Defferson Rodrigues Martins das Neves, Universidade Federal de São Paulo

Mestre em Ensino de Ciências e Matemática (Habilitação em Ensino de Física) pela Universidade Federal de São Paulo (2019), possui Graduação em Tecnologia em Automação Industrial pelo Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo (2004), Pós-Graduação Especialização em Tecnologia de Análise e Projeto de Sistemas pela Faculdade de Tecnologia de São Paulo (2007), Técnico em Telecomunicações pela Escola Técnica Getúlio Vargas (ETEC-SP) (2010), Técnico em Química pela Escola Técnica 1 de Maio (Guarujá - SP), Extensão em Manutenção de Equipamentos Médico-Hospitalares pelo Colégio Técnico de Campinas (UNICAMP) (1997), Capacitação de Instrutores Básico pelo Corpo de Bombeiros do Estado de São Paulo (2002) e Formação Profissional em Manutenção de Computadores pelo SENAI-AM (1998). Atualmente cursa Licenciatura em Ciências com habilitação em Física na Universidade Federal de São Paulo, Campus Diadema. Trabalha no Exército Brasileiro. Tem experiência na área de Engenharia Elétrica, com ênfase em Circuitos Elétricos, Magnéticos e Eletrônicos, Manutenção Eletrônica e Projetos com Microcontroladores PIC e Arduino, atuando principalmente nos seguintes temas: experimentação no Ensino de Ciências, manutenção eletroeletrônica, laboratório de eletroeletrônica, utilização de equipamentos de manutenção (osciloscópio, fontes, geradores de sinais, estações de retrabalho, etc).

Thaís Cyrino de Mello Forato, Universidade Federal de São Paulo

Professora e Pesquisadora junto ao Departamento de Ciências Exatas e da Terra, na Universidade Federal de São Paulo, UNIFESP-DIADEMA, atuando no curso de Graduação em Ciências - Licenciatura em Física, Química, Biologia e Matemática. Coordenadora do Grupo História das Ciências na Educação Científica na UNIFESP. Atualmente é orientadora permanente no Programa de Pós-Graduação em Ensino de Ciências e Matemática (PECMA), da UNIFESP, e orientadora pontual no Programa de Pós-Graduação Interunidades em Ensino de Ciências (PIEC) da USP. Desenvolve pesquisas envolvendo interfaces entre a História das Ciências, a Educação Científica, a Formação de Professores e a Divulgação da História das Ciências. Bacharel e Licenciada em Física pela Pontifícia Universidade Católica de São Paulo (PUC-SP), Mestra em História da Ciência pela Pontifícia Universidade Católica de São Paulo (PUC-SP) e Doutora em Educação pela Faculdade de Educação da Universidade de São Paulo (USP). Realizou Pós-doutorado no Instituto de Biociências da USP, junto ao Programa de pós-graduação Interunidades em Ensino de Ciências (USP).

Bianca Alves Pereira, Universidade Federal de São Paulo

Atualmente cursando pós-graduação (mestrado) em Ensino de Ciências e Matemática (UNIFESP). Membro do grupo Diálogo e Linguagem (UNIFESP) e Grupo de Orientação aos projetos (UNIFESP). Graduada em Ciências - Matemática pela Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP). 

Sabrina Alves Pereira, Universidade Federal de São Paulo

Atualmente cursando pós-graduação (mestrado) em Ensino de Ciências e Matemática (UNIFESP). Membro do grupo Diálogo e Linguagem (UNIFESP) e Grupo de Orientação aos projetos (UNIFESP). Graduada em Ciências - Matemática - pela Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP). 

André Amaral Gonçalves Bianco, Universidade Federal de São Paulo

Bacharel e licenciado em Química pelo Instituto de Química da Universidade de São Paulo (IQ-USP), doutor em ciências pelo Departamento de Bioquímica do IQ-USP, área Ensino de Bioquímica. Professor adjunto IV da Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP) - curso de Ciências - Licenciatura. Coordenador Grupo de Pesquisa do CNPq Núcleo de Fotografia Científica. Professor do Programa de Pós-Graduação em Ensino de Ciências e Matemática (PECMA), da Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP). Membro do Comitê Local de Comunicação, da Universidade Federal de São Paulo, campus Diadema. Editor chefe da Revista de Ensino de Bioquímica. Atua no Ensino de Ciências e Bioquímica, com ênfase na Fotografia e Vídeo Científicos.

References

ACHINSTEIN, P. Who really discovered the electron. In: BUCHWALD, J. Z.; WARWICK, A. (Ed.). Histories of the electron: the birth of microphysics. London: MIT Press, 2001. 514 p.

ALLCHIN, D. Pseudohistory and Pseudoscience. Science & Education, v. 13, n. 3, p. 179-195, 2004.

BRAGA, M.; GUERRA, A.; REIS, J. C. A Física experimental numa perspectiva histórico-filosófica. In: PEDUZZI, L. O. Q.; MARTINS, A. F. P.; FERREIRA, J. M. H. (Orgs.). Temas de História e Filosofia da Ciência no Ensino. Natal: EDUFRN, 2012. 372 p.

BUCHWALD, J. Z.; WARWICK, A. Introduction – Corpuscles and Electrons. In: BUCHWALD, J. Z.; WARWICK, A. (Ed.). Histories of the electron: the birth of microphysics. London: MIT Press, 2001. 514 p.

CHALMERS, T. W. Historic researches – Chapters in the History of Physical and Chemical Discovery. London: Morgan Brothers Ltda, 1949. 288 p.

D’AMBROSIO, U. Tendências historiográficas na história da ciência. In: ALFONSO-GOLDFARB, A. M.; BELTRAN, M. H. R. (Orgs.). Escrevendo a História da Ciência: tendências, propostas e discussões historiográficas. São Paulo: EDUC; Livraria da Física 2004. 229 p.

D’AMBROSIO, U. Uma história concisa da matemática no Brasil. 2. ed. Petrópolis: Vozes, 2011. 126 p.

DEBUS, A. G. Ciência e história: o nascimento de uma nova área. In: ALFONSO-GOLDFARB, A. M.; BELTRAN, M. H. R. (Orgs.). Escrevendo a História da Ciência: tendências, propostas e discussões historiográficas. São Paulo: EDUC; Livraria da Física 2004. 229 p.

FALCONER, I. Corpuscles to eletrons. In: BUCHWALD, J. Z.; WARWICK, A. (Ed.). Histories of the electron: the birth of microphysics. London: MIT Press, 2001. 514 p.

FORATO, T. C. M. A natureza da ciência como saber escolar: um estudo de caso a partir da história da luz. 2009. Tese (Doutorado) - São Paulo, Faculdade de Educação, USP.

FORATO, T. C. M. Preparação de professores para problematização da pseudo-história em materiais didáticos. Enseñanza de las Ciencias, v. extra, p. 1316-1321, 2013.

FORATO, T. C. M.; MARTINS, R. A.; PIETROCOLA, M. Enfrentando obstáculos na transposição didática da História da Ciência para a sala de aula. In: PEDUZZI, L. O. Q.; MARTINS, A. F. P.; FERREIRA, J. M. H. (Orgs.). Temas de História e Filosofia da Ciência no Ensino. Natal: EDUFRN, 2012. 372 p.

FORATO, T. C. M.; MARTINS, R. A.; PIETROCOLA, M. Historiografia e Natureza da Ciência na sala de aula. Caderno Brasileiro de Ensino de Física, v. 28, n. 1, p. 27-59, abr. 2011.

FORATO, T. C. M.; BAGDONAS, A.; TESTONI, L. Episódios históricos e Natureza da Ciência na formação de professores. Enseñanza de las ciencias - Digital, v. extra, p. 3511-3516, 2017.

GIL-PÉREZ, D. et. al. Para uma imagem não deformada do trabalho científico. Ciência & Educação, v. 7, n. 2, p. 125-153, 2001.

GOODAY, G. The questionable matter of electricity. In BUCHWALD, J. Z.; WARWICK, A. (ed.). Histories of the electron: the birth of microphysics. London: MIT Press, 2001. 514 p.

HEERING, P. The stabilization of experimental procedures: Historical and educational aspects. Revista Brasileira de História da Ciência, v. 7, n. 2, p. 142-148, dez. 2014.

HIDALGO, J. M. et. al. A História da Ciência (Distorcida ou Ausente) em Livros Didáticos: O Conteúdo sobre o “Experimento de Torricelli” como Estudo de Caso. Alexandria, v. 11, n. 1, p. 101-124, maio 2018.

JARDIM, W.; GUERRA, A. República das Letras, Academias e Sociedades Científicas no século XVIII: a garrafa de Leiden e a ciência no ensino. Caderno Brasileiro de Ensino de Física, v. 34, n. 3, p. 774-797, dez. 2017.

KRAGH, H. The protyle materialized. In: BUCHWALD, J. Z.; WARWICK, A. (Ed.). Histories of the electron: the birth of microphysics. London: MIT Press, 2001. 514 p.

KUHN, T. S. A estrutura das revoluções científicas. 12. ed. São Paulo: Perspectiva, 2013 [1962]. 323 p.

LIMA, I. P. C. Lise Meitner e a Fissão Nuclear: Caminhos para uma narrativa feminista. 2019. Tese (Doutorado em Ensino, Filosofia e História das Ciências) - Programa de Pós-graduação em Ensino, Filosofia e História das Ciências, Universidade Federal da Bahia.

LOPES, C. V. M.; MARTINS, R. A. J. J. Thomson e o uso de analogias para explicar os modelos atômicos: o ‘pudim de passas’ nos livros texto. In: ENCONTRO NACIONAL DE PESQUISA EM EDUCAÇÃO EM CIÊNCIAS, VII, 2009, Florianópolis.

MAIA, E.; SERRA, I.; PERES, M. The gas discharges in history and teaching of physics and chemistry. Travaux de Laboratoire. Tome L, v. II, 2010.

MARTINS, A. F. P. História e filosofia da ciência no ensino: há muitas pedras nesse caminho. Caderno Brasileiro de Ensino de Física, v. 24, n. 1, p. 112-131, abr. 2007.

MARTINS, L. A. C. P. História da Ciência - objetos, métodos e problemas. Ciência & Educação, v. 11, n. 2, 2005.

MARTINS, R. A. Como não escrever sobre história da física – um manifesto historiográfico. Revista Brasileira de Ensino de Física, v. 23, n. 1, p. 113-129, mar. 2001.

MARTINS, R. A. Ciências versus historiografia: os diferentes níveis discursivos nas obras sobre história da ciência. In: ALFONSO-GOLDFARB, A. M.; BELTRAN, M. H. R. (orgs.). Escrevendo a História da Ciência: tendências, propostas e discussões historiográficas. São Paulo: EDUC; Livraria da Física 2004. 229 p.

MARTINS, R. A. Introdução: A História das Ciências e seus usos na educação. In: SILVA, Cibelle Celestino (ed.). Estudos de história e filosofia das ciências: subsídios para aplicação no ensino. São Paulo: Livraria da Física, 2006. 381 p.

MARTINS, R. A. A física no final do século XIX: modelos em crise. Apresentação em Slides. Disponível em: http://pt.slideshare.net/ronaldotesla/fsica-no-sculo-xix-presentation. Acesso em: 03 abr. 2021. Publicado em 17 de novembro de 2008.

MARTINS, R. A. Seria possível uma história da ciência totalmente neutra, sem qualquer aspecto whig? Boletim de História e Filosofia da Biologia, v. 4, n. 3, p. 4-7, set. 2010.

MARTINS, R. A. Becquerel e a descoberta da radioatividade: uma análise crítica. Campina Grande: EDUEPB; São Paulo: Livraria da Física, 2012a. 475 p.

MARTINS, R. A. O éter e a óptica dos corpos em movimento: a teoria de Fresnel e as tentativas de detecção do movimento da Terra, antes dos experimentos de Michelson e Morley (1818-1880). Caderno Brasileiro de Ensino de Física, v. 29, n. 1, p. 52-80, abr. 2012b.

MEDEIROS, A.; MONTEIRO JR, F. N. Algumas tendências na utilização de reconstruções experimentais históricas no ensino de física. In: SEMINÁRIO DE HISTÓRIA DA CIÊNCIA, 8, 2001, Rio de Janeiro. Anais... Rio de Janeiro: [s.n.], 2001. Disponível em: http://alexandremedeirosfisicaastronomia.blogspot.com.br/2011/11/algumas-tendencias-na-utilizacao-de.html. Acesso em: 03 abr. 2021.

MOSLEY, M.; LYNCH, J. Uma história da ciência. Rio de Janeiro: Jorge Zahar Editor Ltda, 2011. 288 p.

MOURA, B. A.; FORATO, T. C. M. (Orgs.). Histórias das ciências, epistemologia, gênero e arte: ensaios para a formação de professores. São Bernardo do Campo: Editora UFABC, 2017. 280 p.

NEVES, D. R. M. et al. Uma proposta de baixo custo para experimentos com raios catódicos. Caderno Brasileiro de Ensino de Física, v. 36, n. 1, p. 256-286, abr. 2019.

OLIVEIRA, W. C.; DRUMMOND, J. M. H. F. Refletindo sobre desafios à inserção didática da História e Filosofia da Ciência em oficina de formação docente. Alexandria, v. 8, n. 3, p. 151-179, nov. 2015.

PERRIN, J. B. New experiments on the kathode rays. Nature, v. 1370, n. 53, p. 298-299, 1896. Traduzido de um artigo previamente publicado em Paris Academy of Sciences, dez 1895.

PNHEIRO, B. C. S. @Descolonizando_saberes: mulheres negras na ciência. São Paulo: Livraria da Física, 2020. 71 p. (Coleção culturas, direitos humanos e diversidade na educação em ciências)

SAITO, F. Revelando processos naturais por meio de instrumentos e outros aparatos científicos. In: BELTRAN, M. H. R.; SAITO, F.; TRINDADE, L. dos S. P. (Orgs). História da Ciência: Tópicos atuais 3. São Paulo: Livraria da Física, 2014. 230 p.

SASSERON, L. H.; CARVALHO, A. M. P. Construindo argumentação na sala de aula: a presença do ciclo argumentativo, os indicadores de Alfabetização Científica e o padrão de Toulmin. Ciência & Educação, v. 17, n. 1, p. 97-114, 2011.

SCHMIEDECKE, W. G.; PORTO, P. A. Uma abordagem da história da energia nuclear para a formação de professores de física. Revista Brasileira de História da Ciência, v. 7, n. 2, p. 232-241, jul.-dez. 2014.

SCHWARTZ, G.; BISHOP, P. W. Moments of Discovery: The development of modern Science. New York: Basic Books, Inc, 1958. 1005 p. v. 2.

SERWAY, R. A.; JEWETT, J. W. Physics for Scientists and Engineers with Modern Physics. 9th edition. United States: Cengage Learning, 2014. 1616 p.

SMITH, G. E. J. J. Thomson and the electron, 1897-1899. In: BUCHWALD, J. Z.; WARWICK, A. (Ed.). Histories of the electron: the birth of microphysics. London: MIT Press, 2001. 514 p.

TEIXEIRA, E. S.; GRECA, I. M.; FREIRE JR, O. Uma revisão sistemática das pesquisas publicadas no Brasil sobre o uso didático de História e Filosofia da Ciência no ensino de Física. In: PEDUZZI, L. O. Q.; MARTINS, A. F. P.; FERREIRA, J. M. H. (Orgs.). Temas de História e Filosofia da Ciência no Ensino. Natal: EDUFRN, 2012. 372 p.

TIPLER, P. A.; LLEWELLYN, R. A. Física Moderna. 6. ed. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos Editora Ltda, 2014. 490 p.

THOMSON, J. J. Cathode rays. Philosophical Magazine, v. 44, p. 293-316, 1897. Republicado em SCHWARTZ, G.; BISHOP, P. W. Moments of Discovery: The development of modern Science. New York: Basic Books, Inc, 1958. 1005 p. v. 2.

THOMSON, J. J. Conduction of electricity through gases. Cambridge: Cambridge University Press, 1903. 566 p. [Classic reprint series, Forgotten Books, 2012].

TOWNSEND, J. S. E. Electricity in gases. Oxford: Clarendon Press, 1915. 496 p. Disponível em: https://archive.org/details/electricityinga00towngoog. Acesso em: 03 abr. 2021.

VASCONCELOS, S. S.; FORATO, T. C. M. Niels Bohr, espectroscopia e alguns modelos atômicos no começo do século XX: um episódio histórico para a formação de professores. Caderno Brasileiro de Ensino de Física, v. 35, n. 3, p. 851-887, dez. 2018.

VELOSO, G. L. F.; MENDONÇA, P. C. C.; MOZZER, N. B. Compreensões sobre natureza da ciência de uma licencianda em química a partir de suas reflexões sobre um estudo de caso histórico. Revista Ensaio, v. 22, e25329, p. 1-23, 2020.

WEINBERG, S. Para explicar o mundo: a descoberta da ciência moderna. São Paulo: Companhia das Letras, 2015. 494 p.

WEINBERG, S. The discovery of subatomic particles. Revised edition. Cambridge: Cambridge University Press, 2003. 206 p.

WHITTAKER, E. T. Theories of aether and electricity. Dublin: Longmans, Green, and Co., 1910. 475 p. [Classic reprint series, Forgotten Books, 2012].

Published

2021-12-15

How to Cite

Neves, D. R. M. das ., Forato, T. C. de M., Pereira, B. A. ., Pereira, S. A. ., & Bianco, A. A. G. (2021). Debates, contexts and omissions in the collective development of cathode ray theory. Caderno Brasileiro De Ensino De Física, 38(3), 1619–1649. https://doi.org/10.5007/2175-7941.2021.e80515

Issue

Section

História, Filosofia e Sociologia da Ciência e Ensino de Ciências/Física

Most read articles by the same author(s)