No presente trabalho, buscamos estruturar a fundamentação teórica necessária para a construção de uma proposta de ciência e arte para uma disciplina de física. Elegemos o conceito de quarta dimensão como o tema central para discutirmos alguns elementos que dialogaram com este tema o final do século XIX e primeira metade do século XX. Isso por percebermos que o conceito de quarta dimensão se fez presente em diferentes áreas do conhecimento, além da Teoria da Relatividade, mas também na filosofia do hiperespaço, na literatura de ficção científica e nas artes plásticas neste período. Na estruturação da fundamentação teórica, buscamos um conceito de cultura que fosse adequado para nossa proposta, descrevemos nossos princípios/objetivos elementares para tal atividade, levantamos os requisitos didático-pedagógicos e histórico-epistemológicos fundamentais para abordagens que tratem de ciência e arte e tenham como base a perspectiva histórico-cultural que adotamos. Por fim, descrevemos nossas ideias e ponderações para a utilização destas discussões em uma proposta didática para uma disciplina de física e apresentamos, também, algumas questões importantes que poderão ser respondidas com a realização de uma pesquisa de campo, durante a realização desta proposta didática. Assim, convergimos esta tese para a defesa de que a proposta de ciência e arte, em uma perspectiva histórico-cultural, pode representar uma forma significativa de promover uma formação mais abrangente e contextualizada para os alunos de licenciatura em física. Defendemos que a ciência e a arte de determinada época devem ser discutidas em seu contexto cultural original. Entendemos que esta exigência pode contribuir para discussões de Natureza da Ciência, para apresentar a ciência como cultura e ajudar a diluir a visão, ainda persistente, de Duas Culturas.