Albert Einstein era famoso por muitas coisas, mas sua maior ideia é a teoria da relatividade. Isso mudou para sempre nossa compreensão do espaço e do tempo.
O que é relatividade? Em resumo, é a noção de que as leis da física são as mesmas em todos os lugares. Nós aqui na Terra obedecemos às mesmas leis de luz e gravidade de alguém em um canto distante do universo.
A universalidade da física significa que a história é provincial. Diferentes espectadores verão o tempo e o espaçamento dos eventos de maneira diferente. O que para nós é um milhão de anos pode ser apenas um piscar de olhos para alguém que voa em um foguete de alta velocidade ou cai em um buraco negro.
É tudo relativo.
Relatividade especial
A teoria de Einstein é dividida em relatividade especial e geral.
A relatividade especial veio primeiro e baseia-se na velocidade da luz constante para todos. Isso pode parecer bastante simples, mas tem consequências de longo alcance.
Einstein chegou a essa conclusão em 1905, depois que evidências experimentais mostraram que a velocidade da luz não mudou à medida que a Terra girava em torno do sol.
Esse resultado foi surpreendente para os físicos porque a velocidade da maioria das outras coisas depende de qual direção o observador está se movendo. Se você dirige seu carro ao longo de uma linha férrea, um trem chegando a você parece estar se movendo muito mais rápido do que se você se virasse e o seguisse na mesma direção.
Einstein disse que todos os observadores medirão a velocidade da luz em 186.000 milhas por segundo, não importa a rapidez e a direção em que estejam se movendo.
Essa máxima levou o comediante Stephen Wright a perguntar: "Se você está em uma nave espacial que está viajando na velocidade da luz e acende os faróis, algo acontece?"
A resposta é que os faróis acendem normalmente, mas apenas da perspectiva de alguém dentro da nave espacial. Para alguém do lado de fora, assistindo o navio passar, os faróis não parecem acender: a luz sai, mas ela está viajando na mesma velocidade da nave espacial.
Essas versões contraditórias surgem porque governantes e relógios - as coisas que marcam tempo e espaço - não são os mesmos para diferentes observadores. Se a velocidade da luz é mantida constante, como Einstein disse, então o tempo e o espaço não podem ser absolutos; eles devem ser subjetivos.
Por exemplo, uma espaçonave de 100 pés de comprimento, viajando a 99,99% da velocidade da luz, parecerá um pé de comprimento para um observador estacionário, mas permanecerá seu comprimento normal para aqueles a bordo.
Talvez ainda mais estranho, o tempo passa mais devagar quanto mais rápido. Se um gêmeo cavalgar na espaçonave em alta velocidade até alguma estrela distante e depois voltar, ela será mais nova que sua irmã que ficou na Terra.
A massa também depende da velocidade. Quanto mais rápido um objeto se move, mais maciço ele se torna. De fato, nenhuma nave espacial pode atingir 100% da velocidade da luz porque sua massa cresceria até o infinito.
Essa relação entre massa e velocidade é frequentemente expressa como uma relação entre massa e energia: E = mc ^ 2, onde E é energia, m é massa e c é a velocidade da luz.
Relatividade geral
Einstein não terminou de perturbar nossa compreensão do tempo e do espaço. Ele generalizou sua teoria incluindo a aceleração e descobriu que isso distorcia a forma do tempo e do espaço.
Para ficar com o exemplo acima: imagine que a nave espacial acelera disparando seus propulsores. Aqueles a bordo grudam no chão como se estivessem na Terra. Einstein afirmou que a força que chamamos de gravidade é indistinguível de estar em uma nave em aceleração.
Isso por si só não foi tão revolucionário, mas quando Einstein elaborou a matemática complexa (levou 10 anos), ele descobriu que o espaço e o tempo são curvados perto de um objeto maciço, e essa curvatura é o que experimentamos como força da gravidade.
É difícil imaginar a geometria curva da relatividade geral, mas se pensarmos no espaço-tempo como uma espécie de tecido, um objeto maciço esticará o tecido circundante, de modo que qualquer coisa que passe por perto não siga mais uma linha reta.
As equações da relatividade geral prevêem uma série de fenômenos, muitos dos quais foram confirmados:
- curvatura da luz ao redor de objetos maciços (lentes gravitacionais)
- uma lenta evolução na órbita do planeta Mercúrio (precessão do periélio)
- arrasto de espaço-tempo ao redor de corpos rotativos
- enfraquecimento da luz que foge à força da gravidade (desvio para o vermelho gravitacional)
- ondas gravitacionais (ondulações no tecido espaço-temporal) causadas por golpes cósmicos
- a existência de buracos negros que prendem tudo, incluindo a luz
A distorção do espaço-tempo em torno de um buraco negro é mais intensa do que em qualquer outro lugar. Se a irmã gêmea do espaço caísse em um buraco negro, ela seria esticada como espaguete.
Felizmente para ela, tudo terminaria em alguns segundos. Mas sua irmã na Terra nunca iria ver o fim - assistindo sua pobre irmã avançando gradualmente em direção ao buraco negro ao longo da idade do universo.
Este artigo foi atualizado em 2 de julho de 2019, pelo Live Science Contributor Tim Childers.
