Entenda a Teoria da Relatividade Geral

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Albert Einstein era famoso por muitas coisas, mas a sua maior criação é a teoria da relatividade. Ele mudou para sempre a nossa compreensão do espaço e do tempo.

O que é relatividade? Na prática, é a noção de que as leis da física são as mesmas em todos os lugares. As pessoas na terra obedecem às mesmas leis da luz e da gravidade que alguém num sitio distante do universo.

A universalidade da física significa que a história é relativa. Diferentes espectadores verão o sincronismo e o espaçamento dos eventos de forma diferente. O que para nós é 1 milhão de anos pode ser apenas um piscar de olhos para alguém a voar num foguetão de alta velocidade ou cair num buraco negro.

Tudo é relativo.

Relatividade especial

A teoria de Einstein é dividida em relatividade especial e geral.

Relatividade especial veio primeiro e é baseada na velocidade da luz ser constante para todos. Isso pode parecer bastante simples, mas tem consequências bastante amplas.

Einstein chegou a esta conclusão em 1905 após uma evidência experimental ter mostrado que a velocidade da luz não mudava conforme a terra balançava em torno do sol. Este resultado foi surpreendente para os físicos, porque a velocidade da maioria das outras coisas depende da direcção para a qual o observador se move. Se dirigir o seu carro ao lado de um caminho de ferro, o comboio vindo na direcção oposta parecerá estar se movendo muito mais rápido do que se seguir na mesma direcção. Einstein disse que todos os observadores irão medir a velocidade da luz para ser 300 000 km/s por segundo, não importa o quão rápido e que direcção eles estão se movendo.

Esta máxima terá levado o comediante Stephen Wright a perguntar: "Se estivesse numa nave espacial que viaja à velocidade da luz, e ligar os faróis, o que aconteceria?"

A resposta é que os faróis ligariam, mas somente a partir da perspectiva de alguém de dentro da nave. Para alguém do lado de fora observando a nave voando, os faróis pareceriam estar desligados: a luz é projectava mas levaria uma eternidade para a luz chegar à frente da Nave. Estas versões contraditórias surgem porque as regras e os relógios — as coisas que definem o tempo e o espaço — não são os mesmos para diferentes observadores. Se a velocidade da luz deve ser considerada constante, como Einstein sugeriu, então, tempo e espaço não podem ser absolutos, Eles devem ser uma mistura.

Por exemplo, uma nave de 30 metros, viajando a 99,99% da velocidade da luz parecerá ter 30 centímetros para um observador estacionário, mas permanecerá com o seu comprimento normal para aqueles bordo. Talvez ainda mais estranho, o tempo passa mais lento quanto mais rápido vai. Se um gémeo viajar na nave a alta velocidade para uma estrela distante e depois voltar, ele será mais novo do que o irmão ficou na terra. Massa, também depende da velocidade. Quanto mais rápido um objecto se move, mais maciço se torna. Na verdade, na nave espacial pode chegar a cem por cento da velocidade da luz porque a sua massa cresceria até ao infinito. Esta relação entre massa e velocidade é muitas vezes expressa como uma relação entre massa e energia: E=mc^2, onde E é energia, m é a massa e c é a velocidade da luz.

Relatividade geral

Einstein não parou de complicar a nossa compreensão do tempo e do espaço. Ele passou a generalizar a sua teoria, incluindo a aceleração e descobriu que isso distorceu a forma do tempo e do espaço. Continuando com o exemplo acima: imagine que a nave acelera disparando os seus propulsores. A tripulação bordo irá ser atraída para o chão, como se estivessem na terra. Einstein afirmou que a força que chamamos de gravidade é indistinguível da força de aceleração da nave.

Isso por si só não foi revolucionário, mas quando Einstein resolveu os cálculos matemáticos complexos (que levaram 10 anos), ele descobriu que o espaço e o tempo são curvos perto de um objecto massivo, e esta curvatura é o que nós experimentamos como força da gravidade. É difícil imaginar a geometria curvada da relatividade geral, mas se pensarmos no espaço-tempo como um tipo de tecido, então o objecto massivo estende-se sobre o tecido circundante fazendo com que qualquer coisa que passe nas proximidades, seja impedido de seguir em linha recta.

As equações da relatividade geral prevêem uma série de fenómenos, muitos dos quais foram já confirmados:

– Desvio da luz ao redor de objectos maciços (lente gravitacional)
– A evolução lenta na órbita do planeta Mercúrio (precessão do periélio)
– Arrastar do espaço-tempo em torno de corpos com rotação
– Enfraquecimento da luz ao escapar da atracção gravitacional (desvio para o vermelho gravitacional)
– Acelerar dos períodos de rotação de estrelas binárias e pulsares
– Ondas gravitacionais (ondulações no tecido do espaço-tempo) causadas por colisões cósmicas
– A existência de buracos negros que capturam tudo, incluindo a luz

A deformação do espaço-tempo em torno de um buraco negro é mais intensa do que em qualquer outro lugar. Se o gémeo espacial cair dentro do buraco negro, ele iria ser esticado como espaguete. Felizmente para ele tudo aconteceria em poucos segundos, mas o irmão na terra nunca iria vê-lo acabar — assistindo ao pobre irmão movendo-se gradualmente em direcção ao buraco negro.

[LiveScience]

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