Para entender a Teoria da Relatividade

Desvendar os conceitos elaborados por Albert Einstein não é tarefa fácil. Sem problemas: vamos começar aos poucos

Por Victor Matioli (victormatioliad@gmail.com)

Albert Eisntein
O físico alemão Albert Einstein (1879-1955)

Seja na escola, em casa ou em conversas com amigos, você com certeza já ouviu falar sobre a famosa Teoria da Relatividade. Você até sabe, provavelmente, que ela foi desenvolvida pelo genial físico alemão Albert Einstein. Mas você sabe, de fato, o que postula esta teoria que se tornou um dos alicerces da física moderna? Se não, me acompanhe nesse breve resumo e fique, assim como sugeriu Einstein, mais próximo de “entender a mente de Deus”.

Antes de mais nada, é preciso saber que o que conhecemos por Teoria da Relatividade é, na verdade, a junção de duas teorias desenvolvidas por Einstein: a da Relatividade Restrita ou Especial (publicada em 1905) e a da Relatividade Geral (publicada em 1915).

A Teoria da Relatividade Especial (TRE) tem esse nome porque não leva em consideração a ação da gravidade e, por isso, só é totalmente aplicável nestes casos “especiais” onde a gravidade não exerce papel fundamental. Com a TRE, Einstein demonstrou que somente a velocidade da luz no vácuo (300.000 km/s) é absoluta. Quaisquer outras velocidades dependem de um referencial ou de um observador estático para serem medidas. Isto confrontava a visão da época de que tempo e espaço são absolutos, uma vez que, para o físico alemão, eles variam de acordo com o referencial adotado.

Ainda segundo a TRE, quanto maior a velocidade de um corpo, mais lenta é a passagem do tempo para ele: um corpo que viaja pela dimensão espacial com grande velocidade estará, consequentemente, viajando pela dimensão temporal em ritmo mais lento. Seguindo este raciocínio, se um corpo se deslocasse com a velocidade da luz (o que não é possível), o tempo, para ele, simplesmente não passaria. Um dos exemplos mais famosos utilizados para exemplificar esta relação é o “paradoxo dos gêmeos”, proposto pelo próprio Einstein. Nele, um gêmeo viaja para uma estrela distante em uma nave que se desloca a uma velocidade próxima à da luz; ao retornar, ele percebe que seu irmão, que permaneceu na terra, envelheceu muito mais do que ele, pois a alta velocidade fez o tempo na nave passar mais devagar.

Dez anos depois da TRE, Einstein publicou uma nova teoria, dessa vez mais complexa, na qual são abordados os efeitos da gravidade sobre o espaço-tempo: a Teoria Geral da Relatividade (TGR). Nela, o físico propõe uma nova noção de gravidade, bem diferente da proposta por Isaac Newton no séc. XVII. Segundo Einstein, bem como uma bola de metal deforma um tecido elástico se colocada sobre ele, os corpos deformam a “malha” espacial. Desta forma, a gravidade se deve não a uma força de atração entre os corpos, mas sim à curvatura do espaço que impede que os corpos se afastem.

 

Esquema representando a Teoria da Relatividade Geral
Esquema representando a Teoria Geral da Relatividade, no qual a “malha” espacial, deformada pelos corpos, seria a responsável pela força da gravidade.

Ainda na TGR, Einstein relatou a influência da gravidade sobre o tempo: seus estudos comprovaram que o aumento da gravidade implica na desaceleração da passagem do tempo. Esta relação é muito bem explorada no filme Interestelar (Christopher Nolan, 2014), no qual alguns astronautas se aproximam de um buraco negro de massa gigantesca e, ao retornarem a nave, descobrem que 23 anos se passaram, apesar de terem percebido apenas a passagem de algumas horas. No filme não fica claro, mas esta “dilatação temporal” não se deve à velocidade, como postula a TRE, mas sim à gravidade brutal do buraco negro.

As publicações da TRE e da TGR revolucionaram a física moderna e possibilitaram o desenvolvimento de tecnologias como o GPS, por exemplo. Os satélites utilizados pelo GPS se deslocam com velocidades altíssimas (cerca de 14.000 km/h), portanto, segundo a TRE, o tempo passa mais lentamente para eles. Entretanto, eles estão expostos a uma gravidade menos intensa, o que faz com que, segundo a TGR, o tempo passe mais depressa por lá. No fim das contas, os relógios dos satélites completam cada ciclo de 24 horas 38 milionésimos de segundo antes dos relógios terrestres. Sem as observações de Einstein, os satélites apresentariam, diariamente, defasagens de até 10 km.

A genial Teoria da Relatividade não se limita, obviamente, aos fatores abordados neste resumo; estes são apenas os aspectos mais básicos para começarmos a entender a complexidade do pensamento de Einstein sobre o espaço-tempo. Sua teoria vem sendo colocada à prova por muitos cientistas e, por enquanto, se mostra impecável. Einstein teve grandes ideias e capacidade intelectual para comprová-las; a nós, nos resta agradecer e admirar a grandiosidade desta Teoria.


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