A Teoria Geral da Relatividade faz 100 anos em novembro de 2015. Muito conhecida e pouco compreendida, não teria como ser diferente: essa teoria se propõe a descrever como o espaço-tempo interage com a matéria ao longo do universo. O fato é que as ideias apresentadas por Einstein há um século ainda ecoam e vibram nos estudos científicos mais modernos que você imaginar. O passado e o futuro do universo estão ali.
Se hoje quem está na moda é a mecânica quântica – ela vem ganhando cada vez mais espaço entre os cientistas e algumas das ideias fundamentais desse campo colidem com os da física prevista por Einstein – a centenária Teoria Geral ainda é a base para descrever a realidade em larga escala. Enquanto a física quântica é mais focada em fenômenos ocorridos em “subsistemas”, a Teoria Geral está falando do cosmos. Não é pouca coisa. Entenda como a Teoria da Relatividade mudou...
...NOSSO ENTENDIMENTO SOBRE A EXPANSÃO DO UNIVERSO
Em 1929, Edwin Hubble – o mesmo que deu nome ao telescópio mais pop da História – percebeu que, de uma maneira geral, as galáxias estão se afastando umas das outras. O mais intuitivo é dizer que isso é consequência de uma grande explosão e que as galáxias estão voando pelo espaço. Einstein foi lá e mostrou que, na realidade, é o espaço entre as galáxias que está se expandindo. Isso acontece porque o Big Bang não foi uma explosão dentro do espaço, mas uma explosão do próprio espaço, que estava concentrado em um minúsculo ponto e, assim que explodiu, deu origem ao universo. Como em uma explosão que se arrasta por bilhões de anos, esse espaço continua a se expandir – isso explica o fato do espaço ser tão dinâmico.
FOTO TIRADA PELA HUBBLE MOSTRA O MAIOR AGLOMERADO DE GALÁXIAS JÁ REGISTRADO: A MANEIRA COMO O ESPAÇO ENTRE ELAS ESTÁ SE EXPANDINDO FOI PREVISTA POR EINSTEIN (FOTO: NASA)
...OS ESTUDOS SOBRE O FUTURO DO UNIVERSO
Em 1998, astrônomos descobriram que a velocidade dessa expansão do universo não foi sempre a mesma. Ela está acelerando. Quando escreveu a Teoria Geral, Einstein acreditava que o universo era estático e incluiu em suas equações uma “força misteriosa” atualmente chamada de constante cosmológica. Apesar de ter declarado que a concepção dessa força tinha sido seu grande erro científico, os anos mostraram que o seu equívoco foi achar que estava equivocado: a constante, que originalmente foi concebida para provar que o universo estava parado, acabou explicando essa aceleração observada pelos cientistas em 1998. Hoje sabemos que não é apenas a força da explosão de 13,7 bilhões de anos atrás que está por trás desse movimento do espaço – existe uma força extra. Com o passar dos anos o nome “antigravidade” se transformou em energia escura e o prêmio Nobel de Física de 2011 foi dado a um trio de pesquisadores “pela descoberta da expansão acelerada do Universo através das observações de supernovas distantes”. Em 2013 uma força-tarefa formada por mais de 120 cientistas criou o The Dark Energy Survey, um projeto dedicado exclusivamente à investigação da energia escura. Cerca de 300 milhões de galáxias serão monitoradas para avaliar se seus comportamentos seguem uma tendência condizente com a tese – acredita-se que 75% do universo exista nesse “formato exótico” chamado de energia escura, então esses estudos podem dar respostas úteis sobre o futuro do universo.
...TUDO QUE A GENTE SABIA SOBRE GRAVIDADE
Os físicos nunca conseguiram entender o que levava Mercúrio a se mover da maneira que o planeta se move: uma trajetória elíptica, mas irregular. A Teoria Geral de Einstein ajudou a explicar o fenômeno: como Mercúrio é o planeta cuja órbita está mais próxima do Sol, ele está em uma região do espaço-tempo com maior distorção devido à presença do astro. A Teoria consegue prever até o quanto que essa distorção provocada pela gravidade do Sol irá “entortar” um raio de luz que passe por perto. Essa capacidade que todos os corpos celestiais têm de distorcer a luz (mas que só é perceptível se a distorção for considerável, o que acontece quando ela é provocada por um corpo massivo, como o Sol, por exemplo) já não são contestadas pelos físicos. Essa característica, inclusive, é um dos fatores que permite aos astrônomos descobrirem novos planetas nos confins da galáxia, já que alguns corpos celestiais de massa muito grande - normalmente estrelas - concentram a luz de objetos longínquos, atuando como uma enorme lente gravitacional. Se pensarmos no espaço-tempo como um tecido esticado, fica mais fácil de visualizar como um objeto de massa muito grande influencia o ambiente ao seu redor. A Teoria Geral foi a primeira a nos mostrar de onde vem a gravidade: ela é resultado de objetos massivos deformando o espaço-tempo e criando os chamados poços gravitacionais: quanto maior o corpo, mais profundo o seu poço (a analogia do tecido esticado ajuda aqui também) e maior a influência da gravidade nos corpos menores que por ali orbitam.
REPRESENTAÇÃO BIDIMENSIONAL DA DISTORÇÃO CAUSADA PELA MASSA DE UM OBJETO: ISSO É A GRAVIDADE (FOTO: WIKIMEDIA COMMONS)
...A CONCEPÇÃO SOBRE O QUE É MASSA E O QUE É ENERGIA
Massa e energia são diferentes manifestações da mesma coisa. É isso que a equação mais famosa de todos os tempos está afirmando: E=mc². Em (outras) palavras: a quantidade de energia é equivalente a quantidade de massa vezes a velocidade da luz ao quadrado. Esse cálculo foi o que permitiu a criação da bomba atômica, já que agora era possível medir a massa dos núcleos atômicos e estimar a energia que seria liberada a partir da “quebra” de átomos. O fato de ter contribuído indiretamente para uma arma de destruição em massa deixou Einstein, uma figura pública conhecida por suas declarações pacifistas, absolutamente desolado. A equação de Einstein também pressupõe que a medida que um corpo aumenta sua velocidade, sua massa também cresce (em comparação à massa de um objeto parado – tudo é relativo) já que se a velocidade aumenta, aumenta também sua energia cinética e energia e massa estão intimamente ligadas.
Quando se é um gênio mundialmente famoso, é preciso recorrer a analogias quase infantis para que a complexidade de suas ideias seja absorvida por uma Humanidade ao mesmo tempo curiosa e leiga. Uma das frases atribuídas a Einstein no que diz respeito ao conceito de relatividade é: “quando você se senta ao lado de uma garota legal por duas horas, você acha que é apenas um minuto; mas quando você se senta em um fogão quente por um minuto, parece que foram duas horas”. O nome técnico para esse fenômeno é dilatação do tempo: nossa percepção sobre a velocidade do tempo é relativa pois varia conforme o ponto de referência utilizado. Um relógio de alta precisão que embarca em um avião supersônico vai voltar para a terra firme ligeiramente mais atrasado do que um relógio de alta precisão que ficou o tempo todo parado. O queEinstein percebeu foi a desaceleração do tempo causada pelo movimento – além da analogia da garota e do fogão, tem também a anedota dos gêmeos: o irmão que embarcou em uma aeronave quase tão rápida quanto a luz para uma viagem a uma estrela distante irá voltar da jornada mais jovem do que seu irmão gêmeo que ficou paradinho na Terra o tempo todo.Einstein afirmou que o universo tem um limite de velocidade: a velocidade da luz. Se um objeto aumenta de massa conforme aumenta sua velocidade, a massa seria infinita ao atingir a velocidade da luz, o que criaria a demanda por uma energia infinita, algo que nunca foi encontrado em todo o universo, um local relativamente grande....A NOSSA IDEIA DE TEMPO
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