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As teorias que abalaram o mundo

Albert Einstein, teoria da Relatividade, E = mc² todos sabem que há parentesco entre nome, expressão e fórmula. Mas poucos sabem a exata relação entre eles, e o que vem a ser essa famosa teoria de tão fantástica importância.


Fonte da imagem: avoyager.net/


Uma vez, o cientista falou sobre ela em termos gerais: "Antes se acreditava que, se todas as coisas materiais desaparecessem do Universo, o tempo e o espaço continuariam. Segundo a teoria da relatividade, o tempo e o espaço também deixariam de existir”. Logo, tempo e espaço existem porque existe matéria. É uma ideia assombrosa.

 

Uma ideia de assombrar, sim, mas explicável por meio de alguns simples exemplos, cuja regra geral é esta: o tempo não é uma grandeza absoluta, que tem sempre o mesmo valor: o escoamento do tempo muda conforme a velocidade da matéria em relação à qual ele é medido.


Veja só: Você embarca num trem para uma viagem. O trem ainda está parado, mas pela janela você vê na linha paralela outro que começou a sair. No mesmo instante, certamente lhe será difícil dizer qual dos trens está andando. Isso já não lhe aconteceu? Na verdade, ambos estão se movendo, um em relação ao outro. E só mesmo vendo a plataforma imóvel você terá a certeza de que o seu ainda não saiu do lugar.

 

Deixe o trem e viaje de carro numa rodovia, a uma velocidade de 60 quilômetros por hora. Seu carro é ultrapassado por outro, que vai a oitenta. A velocidade relativa dos dois carros é de 20 km/h. Continue na estrada. Seu carro cruza com outro que passa também a oitenta. Nesse caso, a velocidade relativa dos dois será a soma, ou seja, 140 km/h. Isso quer dizer que a medida da velocidade de um corpo em movimento depende do sistema de referência tomado. No caso da velocidade de um trem, carro, etc., o sistema de referência é a Terra. Faça de conta que a Terra é fixa, esqueça os meios de transporte convencionais e imagine-se num foguete à velocidade de 200 mil quilômetros por segundo. (Os foguetes atuais viajam a 30 mil quilômetros por hora; o foguete imaginado, portanto, ainda é mera hipótese.) O que acontecerá? O tempo passará, para você bem mais devagar que para os humanos na Terra, mas você não perceberá o fato, pois, sob a influência da velocidade, não só seu relógio andará mais lentamente, mas também seu coração baterá em ritmo menor. Seu coração continuará batendo tantas vezes por minuto quantas batia na Terra, mas, a cada minuto passado no espaço a tal velocidade, terão passado quatro ou cinco na velha Terra. Fantástico? Isso não é nada. Pense no que acontecerá quando você voltar, digamos, cinco anos depois contado no seu relógio. Se tiver um irmão gêmeo, de terá então idade suficiente para ser seu pai.


Apenas teoria? De jeito nenhum. Quando se lança um satélite levando em seu bojo um relógio de máxima precisão, que transmite seu tique-taque à Terra, e se compara o ritmo desse tique-taque com o de outro relógio daqui, pode-se notar uma diferença de tempo entre os dois. Essa diferença, ainda que insignificante devido pequena velocidade dos foguetes dos anos 1970 do século XX, já dá para confirmar as hipóteses que Einstein apresentara 66 anos antes, com o nome de Teoria Especial da Relatividade.


Leia também sobre a história da vida completa de Einstein:

https://geniosdaciencia.bioorbis.org/2019/02/albert-einstein.html

 

Tudo é relativo

 

Para espanto geral, Einstein disse então que, embora já se pensasse na velocidade em termos relativos, todos estavam enganados ao achar que a velocidade não alterava também o comprimento da matéria e os intervalos de tempo. Tudo depende — garantia o teórico — do sistema de referência do observador; logo, tudo é relativo. Relativo mesmo, e não só como força de expressão, a que a gente costuma recorrer para fugir a uma afirmação categórica.

 

Exemplo: urna tora de madeira largada no chão fica mais curta quando é movimentada; seu comprimento real é o mesmo, mas, relativamente a um observador parado, ela parece ter encurtado, contraiu seu comprimento. Essa contração pela velocidade chama-se contração de Lorentz, pois foi estudada pelo físico e matemático holandês Hendrik Antoon Lorentz.

 

Começando com Lorentz, Einstein foi longe. E concluiu que:

 

1. aumentando a velocidade, ocorre também uma dilatação dos intervalos de tempo considerados, quer dizer, o tempo passa mais devagar;

 

2. aumentando a velocidade, aumenta a massa do objeto, sendo massa a resistência que um corpo oferece à alteração de seu estado de repouso para movimento ou vice-versa.

 

3. aumentando a velocidade até chegar à velocidade da luz 300 mil km/segundo, o objeto não tem comprimento, possui massa infinita, corno se tornam infinitos também os intervalos de tempo.

 

A conclusão de que a massa aumenta enquanto aumenta a velocidade levou Einstein a formular a equação que seria a mais célebre do século vinte, um verdadeiro "abre-te-sésamo" para a Era Atômica e que esclareceu o problema da origem da energia solar: E = mc2.

 

E é energia; in é massa; c é a velocidade da luz, a única constante, seja para um observador, seja quanto ao foco de onde sai a luz. O que diz a equação? Que massa pode transformar-se em energia e vice-versa. Como assim? Elevando c ao quadrado ---- multiplicar 300 mil km/seg por 300 mil km/seg urna pequena quantidade de massa equivale a urna imensa de energia, pois a energia é a massa vezes a velocidade da luz ao quadrado.

 

Quando explode urna bomba atômica num deserto, destrói-se uma pequena porção de matéria da própria bomba, mas ao mesmo tempo obtém-se uma energia fabulosa. Massa vira energia, por meio de- reações nucleares, também no Sol, onde o hidrogênio se transforma em hélio. Graças a isso, o Sol, perdendo só minúsculas porções de matéria, irradia energia durante incontáveis milênios e continuará a irradiá-la por mais alguns, para o bem de todos e felicidade geral do nosso sistema solar.


Leia também:

 

Da relatividade especial à geral

 

Em 1916, Einstein deu o passo culminante de sua teoria, que deixou de ser especial para tornar-se geral. o que vem a ser isso? Na teoria especial, Einstein pensava em objetos viajando em linha reta numa velocidade constante; isto não acontece de fato: os corpos mudam de velocidade e andam muitas vezes em linhas curvas. Na Teoria Geral da Relatividade, Einstein lida com os dados tais quais são, o que lhe permite tratar do fenômeno da gravidade e da aceleração que ela causa. Para tanto, precisou ampliar o conceito de massa.

 

Três séculos antes, ao formular a lei da gravitação, Newton não identificara a inércia com a massa gravitacional. Einstein, porém, em suas teorias, firmou o Conceito de que ambas são dois aspectos da mesma entidade física — a massa.

 

Assim, massa inercial exprime a resistência que um objeto oferece a qualquer alteração de seu estado; massa gravitacional exprime a propriedade que um objeto possui de atrair outros. A primeira calcula-se descobrindo-se a quantidade de energia necessária para dar certa aceleração a um objeto; a segunda se avalia simplesmente pesando o objeto na superfície da Terra. E qual é a relação entre as duas? É uma relação de exata proporcionalidade: a massa gravitacional (que determina as forças recíprocas de atração por outros corpos) varia na proporção em que a inércia do corpo varia com a energia por ele transportada.

 

Quer um exemplo concreto dessa teoria? Imagine um elevador em movimento, cujos cabos são cortados de repente. O passageiro, sob a ação da gravidade, passaria a cair junto com o elevador, ambos com a mesma aceleração (queda livre) e campo gravitacional (Terra). Quem estivesse no elevador ficaria como se não tivesse peso, isto é, no estado de imponderabilidade.

 

Einstein afirmou, em 1916, que os corpos celestes têm o poder de tornarem curvos o espaço e o tempo ao seu redor. Em 1919, analisando as fotos de um eclipse solar, os astrônomos notaram que as estrelas próximas do Sol pareciam haver mudado de posição. O que só poderia ser explicado via Einstein: a luz dessas estrelas, ao passar perto do Sol, ficara sujeita a uma força intensa de gravitação, transversal à trajetória, e assim se tinha desviado da linha reta, seguindo um trecho de curva.


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