Teoria da Relatividade de Einstein revolucionou a Ciência no século 20

21/01/2012 06h22– Atualizado em 23/01/2012 10h27

Professor explica o conceito de “espaço-tempo” criado pelo físico alemão

Caruso (Foto: Divulgação)Francisco Caruso, professor do Instituto de
Física da UERJ (Foto: Divulgação)

Em 1905, o cientista alemão Albert Einstein publicou, em um período de poucos meses, cinco artigos científicos que causaram um forte impacto no mundo da Física, quebrando alguns paradigmas estabelecidos por Galileu e Isaac Newton no século 17. Surgia, assim, o segundo annus mirabilis (o ano miraculoso) da Ciência, feito realizado primeiramente por Isaac Newton em 1666 com a obra “Principia”, no qual apresentava as suas leis da física para os movimentos dos corpos.
As teorias da Relatividade Restrita, publicada em 1905, e da Relatividade Geral, em 1915, mudaram para sempre a maneira como entendemos o Universo. Espaço e tempo deixam de ser independentes e Einstein cria um novo conceito revolucionário na Física, o de espaço-tempo. “O espaço, no qual medimos distâncias, e o tempo, que quantificamos com os relógios, não são nem absolutos, nem independentes: eles estão unidos e formam um universo a quatro dimensões. É este novo espaço-tempo que possui uma unidade”, explica nas linhas abaixo o professor Francisco Caruso, do Instituto de Física da Universidade Estadual do Rio de Janeiro (UERJ).
Em entrevista ao site do
Globo Ciência, Francisco Caruso, que é doutor em Física de Partículas pela Universidade de Turim, na Itália, e pesquisador do Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas, nos explica as duas teorias da Relatividade de Einstein e como elas mudaram a visão da Ciência, seja na pesquisa, seja no campo tecnológico.

O que é a Teoria da Relatividade Restrita, criada por Einstein em 1905?
– A ideia de que a Física deve ser a mesma para observadores que se movem uns em relação aos outros de modo uniforme, ou seja, com velocidade constante, era aceita e defendida por Galileu (1564-1642) e constitui-se a essência do Princípio da Relatividade de Galileu. Tal princípio aplica-se com sucesso à Mecânica de Isaac Newton (1642-1727). Até o final do século 19, a Mecânica é considerada o paradigma de teoria na Física, e o espaço e o tempo eram considerados absolutos e independentes um do outro.

Admitia-se o tempo como universal e o espaço como formando um universo euclidiano e infinito; uma espécie de palco no qual os eventos se davam. A teoria físico-matemática da Relatividade, elaborada principalmente por Albert Einstein (1879-1955), em 1905, forja com a Mecânica Quântica um novo observador que se afasta significativamente daquele privilegiado do mecanicismo de Newton e de Laplace (1749-1827), ao perder sua principal característica: poder observar o mundo de forma quase absoluta, como se estivesse fora dele e fosse incapaz de perturbá-lo durante o ato de observar.

Espaço e tempo deixam de ser independentes e Einstein cria um novo conceito revolucionário na Física, o de espaço-tempo. O espaço, no qual medimos distâncias, e o tempo, que quantificamos com os relógios, não são nem absolutos nem independentes: eles estão unidos e formam um universo a quatro-dimensões e é este novo espaço-tempo que possui uma unidade. As medidas de espaço e de tempo dependem essencialmente das condições de movimento dos observadores. Einstein deu, assim, ao princípio da relatividade um alcance mais universal, estendendo-o aos fenômenos eletromagnéticos e a qualquer movimento.
Sendo mais específico, em quais pontos as teorias de Einstein confrontam as de Isaac Newton?
– Einstein, desde o início, afirmou que sua Teoria da Relatividade não invalidada a teoria de Newton. Apenas mostrava seus limites epistemológicos. Quando as velocidades envolvidas em um fenômeno são pequenas comparadas com a velocidade da luz, não se precisa usar a Relatividade de Einstein para sua descrição correta. Do ponto de vista filosófico, Einstein e Newton diferem crucialmente na concepção que têm sobre espaço e tempo.

Como Einstein introduziu o espaço-tempo como quarta dimensão?
– A quarta dimensão é introduzida formalmente, admitindo que o espaço-tempo tem uma estrutura diferente do espaço tridimensional. Ao invés de se ter um espaço euclidiano, plano e infinito, Einstein admite um espaço-tempo quadridimensional e pseudo-euclideano, ou de Minkowski, no qual uma das dimensões tem natureza métrica diferente das outras três. O que vincula o espaço e o tempo nesta nova teoria é a hipótese da constância da velocidade da luz. E a velocidade, como todos sabem, expressa uma razão entre uma distância e um intervalo de tempo. A Teoria da Relatividade de Einstein, construída no espaço-tempo, nos ensina como se modificam as distâncias e os intervalos de tempo medidos por dois observadores que se deslocam com velocidade constante um em relação ao outro.

Em 1915, Einstein cria a Teoria da Relatividade Geral. O que muda com relação à sua primeira teoria?
– Com a Teoria da Relatividade Geral, Einstein estende o princípio da Relatividade Restrita, como ficou conhecida a Relatividade de 1905, aos movimentos acelerados, do que resulta uma nova teoria da Gravitação e a base teórica de uma Cosmologia Científica. Cabe aqui um parênteses para recordar que a principal comprovação experimental da Teoria da Relatividade Geral se deu com a observação, em 29 de maio de 1919, por parte de uma missão científica internacional, do desvio da trajetória da luz, emitida por estrelas distantes, causado pelo campo gravitacional do Sol, observação esta ocorrida na cidade de Sobral, no Ceará.

Qual foi a importância da Teoria da Relatividade para o mundo da Ciência?
– Posso destacar que, muito provavelmente, sem a Teoria Quântica e sem a Relatividade de Einstein não teria se desenvolvido, por exemplo, a eletrônica. Não se entenderiam as propriedades dos semicondutores, que são materiais essenciais para a indústria de componentes eletrônicos. Não haveria, então, processadores como os de hoje, muito menos a própria internet. Seria, portanto, um mundo sem computador e sem uma parte expressiva das conquistas tecnológicas modernas. Acho que só esse exemplo prático já dá uma dimensão do legado de Einstein, sem falar no desenvolvimento da bomba atômica.

E o que mudou na visão da Ciência com a Teoria da Relatividade de Einstein?
– Do ponto de vista epistemológico, Einstein foi, talvez, um dos pensadores que reviu o maior número de conceitos basilares da Física, tais como: os conceitos absolutos de espaço e de tempo, além dos de massa, de energia e o próprio conceito de simultaneidade. Aliás, ele concebeu algo que até então não havia sido pensado: o conceito de um espaço-tempo quadrimensional.
Por outro lado, sua concepção de que massa e energia não são conhecimentos independentes está na origem do desenvolvimento da física nuclear, com suas consequências negativas e positivas que todos conhecem: a bomba atômica de um lado, a geração de energia e a preparação de radioisótopos de uso médico de outro.
Outra semente que ele nos deixou foi o sonho de uma teoria unificada das forças da natureza, ideia que continua norteando um número muito grande de pesquisas. Por último, mas não menos importante, nos deixou a imagem de um cientista íntegro, eticamente envolvido com a sociedade em que se insere, capaz de se rebelar contra o nazismo e qualquer forma de autoridade e de opressão.

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Publicado em 23/01/2012, em Ciência e tecnologia. Adicione o link aos favoritos. Deixe um comentário.

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