A teoria da relatividade
N
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o final
do século XIX, muitos físicos famosos acreditavam que a tarefa da física tinha
terminado, que nada mais havia para descobrir. Contudo perceberam que esses
problemas não eram tão pequenos quanto pensavam; assim só poderiam ser
resolvidos com a criação de duas novas teorias: A Teoria da Relatividade e a
Mecânica Quântica.
Essas teorias revolucionaram a Física no
início do século XX e ajudaram a conhecer muito da estrutura da matéria. Muitas
partículas elementares foram descobertas, e com isso foi possível formular
hipóteses sobre a origem do universo, ou melhor, sobre o Big Bang. P or isso
essa nova física desenvolvida passou a ser conhecida como Física Moderna e a
anterior passou a ser chamada de Física Clássica.
A Teoria da Relatividade foi criada pelo
Físico Alemão Albert Einstein (1879-1955) em duas etapas: em 1905 ele publicou
a Teoria da Relatividade Especial e em 1915 publicou a Teorias da Relatividade
Geral.
Mas o que de fato é a Teoria da
Relatividade?
É
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a ideia mais brilhante de todos os tempos - e
certamente também uma das menos compreendidas. Em 1905, o genial físico alemão
Albert Einstein afirmou que tempo e espaço são relativos e estão profundamente
entrelaçados. Parece complicado? Bem, a ideia é sofisticada, mas, ao contrário
do que se pensa, a relatividade não é nenhum bicho-de-sete-cabeças. A principal
sacada é enxergar o tempo como uma espécie de lugar onde a gente caminha. Mesmo
que agora você esteja parado, você está se movendo - pelo menos, na dimensão do
tempo. Afinal, os segundos estão passando, e isso significa que você se desloca
pelo tempo como se estivesse em um trem que corre para o futuro em um ritmo
constante. Até aí, nenhuma novidade bombástica. Mas Einstein também descobriu
algo surreal ao constatar que esse "trem do tempo" pode ser acelerado
ou freado. Ou seja, o tempo pode passar mais rápido para uns e mais devagar
para outros. Quando um corpo está em movimento, o tempo passa mais lentamente
para ele.
Se você estiver andando, por exemplo, as
horas vão ser mais vagarosas para você do que para alguém que esteja parado.
Mas, como as velocidades que vivenciamos no dia-a-dia são muito pequenas, a diferença
na passagem do tempo é ínfima. Entretanto, se fosse possível passar um ano
dentro de uma espaçonave que se desloca a 1,07 bilhão de km/h e depois retornar
para a Terra, as pessoas que ficaram por aqui estariam dez anos mais velhas!
Como elas estavam praticamente paradas em relação ao movimento da nave, o tempo
passou dez vezes mais rápido para elas - mas isso do seu ponto de vista. Para
os outros terráqueos, foi você quem teve a experiência de sentir o tempo passar
mais devagar. Dessa forma, o tempo deixa de ser um valor universal e passa a
ser relativo ao ponto de vista de cada um - daí vem o nome
"Relatividade". Ainda de acordo com os estudos de Einstein, o tempo
vai passando cada vez mais devagar até que se atinja a velocidade da luz, de
1,08 bilhão de km/h, o valor máximo possível no Universo.
A essa velocidade, ocorre o mais espantoso:
o tempo simplesmente deixa de passar! É como se a velocidade do espaço (aquela
do velocímetro da nave) retirasse tudo o que fosse possível da velocidade do tempo.
No outro extremo, para quem está parado, a velocidade está toda concentrada na
dimensão do tempo. "Einstein postulou isso baseado em experiências de
outros físicos e trabalhou com as maravilhosas consequências desse fato",
diz o físico Brian Greene, da Universidade de Columbia, nos Estados Unidos,
autor do livro O Universo Elegante, um best seller que explica em linguagem
simples as ideias do físico alemão. Mas as descobertas da Relatividade não
param por aí. Ainda em 1905, Einstein concluiu que matéria e energia estavam
tão entrelaçadas quanto espaço e tempo. Daí surgiu a célebre equação E = mc2
(energia = massa x a velocidade da luz ao quadrado), que revela que uma migalha
de matéria pode gerar uma quantidade absurda de energia.
Por fim, em 1916, Einstein examinou a
influência do espaço e do tempo na atração entre os corpos e redefiniu a
gravidade - até então, a inquestionável física clássica de Isaac Newton
(1642-1727) considerava apenas a ação da massa dos corpos. Sua Teoria da
Relatividade, definida em uma frase dele mesmo, nos deixou mais próximos de
"entender a mente de Deus".
Uma
descoberta genial Einstein mostrou que espaço, tempo, massa e gravidade estão
intimamente ligados:
1 -
Segundo o físico alemão Albert Einstein, tudo no Universo se move a uma
velocidade distribuída entre as dimensões de tempo e espaço. Para um corpo
parado, o tempo corre com velocidade máxima. Mas quando o corpo começa a se
movimentar e ganha velocidade na dimensão do espaço, a velocidade do tempo
diminui para ele, passando mais devagar. A 180 km/h, 30 segundos passam em
29,99999999999952 segundos. A 1,08 bilhão de km/h (a velocidade da luz), o
tempo simplesmente não passa.
2 - Uma
consequência dessa alteração da velocidade do tempo é a contração no
comprimento dos corpos. Segundo a Teoria da Relatividade Especial - a primeira
parte da teoria de Einstein, elaborada em 1905 -, quanto mais veloz alguma
coisa está, mais curta ela fica. Por exemplo: quem visse um carro se mover a
98% da velocidade da luz o enxergaria 80% mais curto do que se o observasse
parado
3 - Na
chamada Teoria Geral da Relatividade (a segunda parte do estudo, publicada em
1916), Einstein usou a constatação anterior para redefinir a gravidade. Isso
pode ser demonstrado com um exemplo simples: em alguns tipos de brinquedo comum
em parques de diversões, a rotação da máquina mantém as pessoas grudadas na
parede pela força centrífuga, como se houvesse uma "gravidade
artificial".
4 - A
gravidade real também funciona assim. O Sol curva tanto o espaço ao seu redor
que mantém a Terra em sua órbita - como se ela estivesse "grudada na
parede", lembrando o exemplo do brinquedo. Já a força que prende as
pessoas ao chão é a curvatura criada pela Terra no espaço ao seu redor.
Einstein também descobriu que, quanto maior a gravidade, mais lento é o ritmo
da passagem do tempo. Por isso, ele chamou essa força de "curvatura no
tecido espaço-tempo".
5 - Uma
aplicação prática da Relatividade é a calibragem dos satélites do GPS, que
orientam aviões e navios. Pela Relatividade Especial, sabe-se que a velocidade
de 14 mil km/h dos satélites faz seus relógios internos atrasarem sete
milionésimos de segundo por dia em relação aos relógios da Terra. Mas, segundo
a Relatividade Geral, eles sentem menos a gravidade (pois estão a 20 mil km de
altitude) e adiantam 45 milionésimos de segundo por dia. Somando as duas
variáveis, dá um adiantamento de 38 milionésimos por dia, que precisa ser
acertado no relógio do satélite. Portanto, se não fosse pela teoria de
Einstein, o sistema acumularia um erro de localização de cerca de 10
quilômetros por dia
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