Em 1905, após concluir seu pós-doutorado, Albert Einstein publicou quatro artigos fantásticos que revolucionaram a Física por completo. O primeiro deles dissertava sobre a Teoria Quântica da Luz. Após 16 anos, este artigo rendeu, ao seu autor, um Prêmio Nobel por explicar o efeito fotoelétrico. O segundo paper provou a existência de átomos e moléculas ao explicar aspectos estatísticos do Movimento Browniano. Em seu terceiro artigo, considerado por muitos participantes da comunidade científica o mais importante, Einstein transcorreu sobre a Teoria da Relatividade Espacial. Para fechar com chave de ouro, o último artigo apresentou ao mundo a famosa equação E= mc².
Albert Einstein contribuiu com descobertas e teorias nas mais diversas áreas da Física, entre elas, a mecânica quântica e o eletromagnetismo. Contudo, foram as suas teorias da relatividade que o consagraram como um dos maiores gênios da humanidade. Após a publicação dos artigos, Einstein tornou-se uma figura pública extremamente renomada e conhecida por modificar completamente a antiga visão do Universo, derrubando pilares que, até então, eram absolutos na Física.
Figura 1: Albert Einstein
Uma das frases mais comuns da Física, principalmente durante as aulas no Ensino Médio, é o famoso: “O movimento depende do referencial adotado”. Essa afirmação está elucidada na seguinte situação: um carro está se locomovendo pela rua, um passageiro pode estar em repouso ou em movimento a depender do sistema de referência adotado pelo espectador. No exemplo, pode-se adotar o próprio carro como referencial, ao fazer isso, o passageiro encontra-se em repouso. Entretanto, se o solo for o novo referencial, o viandante está em movimento. A fórmula “secreta” é sempre escolher um sistema de referência e estar em repouso em relação a tal ponto.
Figura 2: A depender do referencial adotado um corpo pode estar em repouso e movimento para observadores diferentes
Ao expandir a situação para um nível espacial, percebe-se que o solo não está em repouso: a Terra gira em torno de seu eixo polar e realiza um movimento em translação ao redor da órbita solar, o que implica que ela também não está imóvel. Se o Sol for o novo referencial adotado, ele estará em movimento em relação ao centro da Via-Láctea, a nossa galáxia, que por sua vez se move em relação às outras galáxias. Parece um paradoxo infinito de movimento, mas alcança a importante conclusão de que, a depender do sistema de referência, o próprio espaço também pode não se encontrar em repouso.
Figura 3: Em relação à Via-Láctea, o Sol também encontra-se em movimento
Em 1887, Albert Michelson e Edward Morley realizaram o Experimento de Michelson-Morley que buscava comprovar a existência do éter, algo misterioso que preencheria o espaço por inteiro, e analisar como ele poderia influenciar na velocidade da luz. Desse modo, tal substância serviria como um sistema de referência que estaria acoplado ao próprio espaço. O resultado foi de que o éter não existe, o que leva ao primeiro postulado da Teoria da Relatividade Restrita.
Se o éter de fato cobrisse todo o espaço-tempo, a noção de um referencial absoluto seria validada. Einstein acreditava que todo o movimento é relativo a qualquer sistema de referência arbitrário. Um astronauta em uma espaçonave jamais medirá sua velocidade em relação ao espaço vazio, a medida sempre terá de ser realizada tomando algum objeto como referência - outra nave, por exemplo. Agora, imaginando que essa nave não tem janelas ou qualquer fresta que permita o astronauta visualizar objetos que estão fora de sua cabine. Com isso, ele não conseguirá determinar o seu estado inercial, se está em repouso ou movimento retilíneo uniforme, já que os efeitos causados por leis da física são iguais nas duas ocasiões. Albert Einstein sistematizou essa situação no Princípio da Relatividade Restrita:
“Todas as leis da natureza são as mesmas em todos os sistemas de referência que se movem com velocidade uniforme.”
Em suma, as leis da física são as mesmas em um laboratório estacionário e em um avião a jato, que se move a uma velocidade constante de 600 quilômetros por hora.
Quando jovem, Einstein sonhou que se movia ao lado de um feixe de luz e, desde então, passou anos indagando: “Como pareceria um feixe luminoso se você estivesse se deslocando lado a lado com ele?”. Após anos pensando incessantemente, o convenceu-se de que nada poderia se movimentar junto a um feixe de luz, desenvolvendo o segundo postulado de sua Teoria da Relatividade Restrita:
“A velocidade de propagação da luz no espaço livre tem o mesmo valor para todos os observadores, não importando o movimento da fonte ou do observador; ou seja, a rapidez de propagação é uma constante.”
As ideias de Albert Einstein inovaram completamente o entendimento sobre o cosmos e os fenômenos que acontecem nele. Além disso, ao desenvolver a Relatividade Geral, Einstein fez diversas previsões que foram comprovadas experimentalmente. Entre elas, estão as ondas gravitacionais, detectadas pela primeira vez em 2015, e a existência de buracos negros. Em cada nova descoberta, a ciência busca a permissão de voar cada vez mais alto.
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Referências bibliográficas
[1] Hewitt, Paul. Física Conceitual. Porto Alegre: Editora Bookman, 2015.
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