Quando dizemos que algo é relativo
é porque depende das circunstâncias, não é absoluto, por um lado
pode ser de uma forma, mas por outro de outra. Por exemplo, a disposição com
que vou acordar amanhã depende das horas de sono ou do que terei para fazer
após me levantar. Outro exemplo é… o tempo! Porque não pode ser medido
exactamente do mesmo modo por toda a parte. Esta ordem de ideias levou à
criação de uma das mais célebres teorias científicas existentes: a Teoria da
Relatividade.
Apesar de não ter tido em conta a
dependência temporal, Galileu foi o primeiro a reparar que a descrição do
movimento de um corpo só faz sentido quando comparado com um dado ponto de
referência. De facto, se dois carros a 50 km/h se cruzarem em sentidos opostos,
a velocidade relativa do carro B em relação ao A é de 100 km/h, porque o
referencial é o A, e a velocidade deste último em relação a si próprio é 0
km/h. De outra perspectiva, a velocidade relativa de uma parede em relação ao
referencial do carro A é de 50 km/h.
Mais tarde surgiu Einstein, com
ele a teoria foi publicada e a definição de tempo teve que ser repensada.
A ideia de um tempo universal, igual para todos e em todos os
lugares, foi posta de parte. Passou a ser visto como a 4ª Dimensão,
associando-se, desta forma, às restantes três que formam o espaço:
comprimento, largura e altura. Desde então que ambos os componentes se
encontram fortemente associados. Apesar de poder parecer confuso, uma análise
mais cuidada leva-nos a observar que não é possível um corpo mover-se no espaço
sem se deslocar no tempo. Caso contrário, a velocidade de deslocamento seria
infinita, o que quebraria um dos postulados desta Teoria, que afirma que a
maior velocidade possível para algo material é a velocidade da luz.
Duas versões foram publicadas, a
da Relatividade Geral e a da Relatividade Restrita, que diferem na descrição do
movimento, respectivamente, com e sem a presença de campos gravíticos. A Geral
consiste na reformulação da teoria da gravitação de Newton, tendo em conta as
considerações sobre o espaço e o tempo da Relatividade Restrita. Assim, esse
fenómeno passou a ser descrito pela curva que a matéria lhes causa! A analogia
mais comum para explicar a gravidade através desta curvatura é imaginar um
lençol esticado, onde é colocada uma bola pesada (de bowling, por exemplo) no
centro. O lençol irá entortar devido ao peso da bola e se for colocada outra
bem mais leve no mesmo lençol, esta irá rolar em direcção à pesada. Apesar de
apenas ter em conta 2 dimensões (comprimento e largura) e não as 4, pode-se
aplicar este modelo aos sistemas planetários. A título de curiosidade, os
planetas não “rolam” em direcção à estrela central, pois possuem velocidade
suficiente para se manter em órbita, mas inferior a um valor com o qual
escapariam do sistema (velocidade de escape). No caso do lençol, idealizando as
condições de forma a que os atritos fossem inexistentes, também seria possível
encontrar uma velocidade para a qual a bola ficaria em “órbita”.
Os buracos negros são corpos onde
o espaço e o tempo são de tal forma distorcidos que nem a luz lhes consegue
escapar, isto é, a maior velocidade possível de atingir no Universo é inferior
à velocidade de escape necessária para fugir a um buraco negro.
Também foi desta Teoria que nasceu
a famosa expressão da equivalência massa-energia: E = mc2. O seu significado é: a energia máxima, E, que se pode obter de um objecto é a
massa do próprio, m, multiplicada pelo quadrado da velocidade
da luz, c. No entanto esta
é a expressão simplificada, verdadeira se forem considerados apenas corpos em
repouso. Para corpos em movimento, a expressão é E = mc2γ, onde:
Este factor γ desempenha um papel preponderante na
interpretação de consequências da Relatividade como a dilatação do tempo t = t’ γ, ou a contracção do
espaço l = l’ / γ, onde l’
e t’ são comprimento e tempo de repouso. Para explicar, recorrerei a uma
derivação do experimento mental de Einstein. Vamos supor que o indivíduo X
se encontra dentro de um comboio, na zona central, e o Y na estação (ver a
figura). O veículo viajará a uma velocidade próxima de c e quando passar em frente a Y, um
relâmpago cairá de cada lado do comboio, sobre a linha, no mesmo instante de
tempo. O Y verá a luz dos relâmpagos ao mesmo tempo, no entanto, o X verá
primeiro o que cai na zona A e só mais tarde o que cai em B, porque a
velocidade do comboio é tão grande que a luz proveniente de B demora um certo
tempo considerável a “apanhá-lo”! No referencial do X, que é o mesmo do
comboio, houve um atraso temporal entre os dois acontecimentos A e B, mas para
Y não. Diz-se que, no caso do observador X, houve uma dilatação do tempo.
De um modo idêntico, porque a
velocidade tem que ser invariante, o comprimento do comboio visto por Y será
menor do que visto por X. Se fixarmos a extremidade da frente para ambos
os observadores, Y verá a cauda do veículo mais à frente que X, porque este tem
velocidade suficiente para que a luz emitida por essa extremidade que chega
primeiro a Y não seja a do ponto inicial, mas a de um ponto mais à frente.
Quanto maior a velocidade, maior serão estes fenómenos.
Para finalizar e complementar
estes conceitos, aqui fica o paradoxo dos gémeos, que dará uma noção
em maior escala destes efeitos, nomeadamente da dilatação do tempo:
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