quinta-feira, 19 de abril de 2012

Einstein, o nosso referencial: pulando na cama elástica!




Uma das grandes sacadas de Einstein foi compreender a união do espaço com o tempo, formando um tecido denominado “espaço-tempo”. A partir disso, entende-se o Universo, pelo menos no campo macrocósmico, como quadridimensional (não entraremos aqui na discussão da mecânica quântica e das diversas teorias das cordas, que entendem a geometria universal com mais dimensões espaciais recurvadas), somando-se às três dimensões espaciais uma dimensão temporal.

 Ao contrário do entendimento clássico da Física baseado na mecânica do gigante Isaac Newton, o tempo demonstrou-se relativo ao referencial, desfazendo-se o caráter absoluto de sua medida. O referencial, ou observador, possui uma escala de tempo própria, cujas medições darão um resultado que só a ele compete, conferindo à subjetividade uma primazia perante a objetividade jamais vista antes dentro do conhecimento científico – desde a sua consolidação metodológica na Idade Moderna -, embora na filosofia e nas artes já houvesse, em determinados períodos, escolas em que o prisma individual fora tratado como norte dos respectivos campos epistemológicos. Não obstante, a influência das teorias da relatividade na filosofia e nas artes foi contundente, tendo em vista, por exemplo, os movimentos cubista e surrealista, nas artes, e a consolidação do existencialismo e, principalmente, com a reação ao positivismo lógico, na filosofia. Foi o viés revolucionário da teoria de Einstein, bem como o seu enfoque no indivíduo, que trouxe à tona novamente, e com mais força do que outrora, a subjetividade como motora do conhecimento. 
 
A idéia subjacente à união espaço-temporal é a de que o movimento de um influi no outro. Eu, como referencial relativo, estou contido numa geometria, que forma o Universo, cuja função relaciona o espaço ao tempo de forma diretamente proporcional. Isto é, no momento em que me desloco no espaço, afeto o tempo, tornando-o tão mais vagaroso na medida em que aumento o meu movimento espacial. Em outras palavras, se estou parado, o tempo está correndo na sua velocidade máxima, que seria proporcional à velocidade da luz no vácuo. No breve movimento que efetuo, dentro do espaço tridimensional ao qual estamos todos contidos, torno o MEU tempo mais devagar. Entretanto, como vivemos a velocidades baixas de deslocamento, não percebemos a nossa interferência no tempo. Se viajássemos a velocidades próximas a da luz, nosso tempo percorreria muito vagarosamente. E se chegássemos a alcançar a velocidade da luz, pasme, o tempo pararia. Imagina-te nesta situação: ao viajar no espaço à velocidade de 300.000 Km/s, tu estagnarias no tempo, vivenciando para todo o sempre a tua condição atual. Chega a ser insano pensar nesta hipótese, mas ela é válida dentro da Física, e Einstein, de forma sublime e elegantíssima, apresentou-a com as teorias relativísticas. Só não fazemos isso porque, ao mesmo tempo, é impossível chegarmos sequer próximos à velocidade da luz, porquanto a famosa equação E=mc², contida na Teoria da Relatividade Especial (Restrita), nos impede de tal feito, pois como possuímos massa teríamos de despender uma energia infinita que nos levasse a acelerar a velocidade a tais quantidades. Porém, é possível fazermos experimentos que comprovam esta relação entre espaço e tempo, como, por exemplo, a partir de aviões a jato que se deslocam a uma velocidade alta o suficiente para tornarem a passagem do tempo, para o referencial de dentro do jato, inferior ao nosso, em termos de poucas frações de segundo, conforme já fora testado mediante relógios atômicos.

A nomenclatura das Teorias da Relatividade (Especial ou Restrita e Geral) não é à toa, embora não tenha sido ideia de Einstein nominá-las de tal modo. A primeira, concluída em 1905, refere-se à aplicação do referencial em um campo ausente de gravidade e cujos movimentos relativos entre si são constantes, isto é, ausentes de aceleração. Por isso mesmo, é especial ou restrita, tendo em vista que não se lhe aplica a generalização. Já com a segunda, publicada em 1915, há a presença de gravidade e os referenciais apresentam aceleração, portanto geral, aplicando-se a todo o movimento físico de objeto massivo.

As grandes contribuições da Teoria Especial (TRE ou TRR)foram a ligação da massa e energia, com aquela equação já narrada, demonstrando tratarem-se de mesma natureza (uma se converte na outra, nas dissipações quânticas ocorridas a partir da atuação das forças fundamentais. Por exemplo, quando uma partícula massiva se choca com outra, parte da massa dessa partícula se converte em energia), a compreensão da natureza da luz e de seu papel físico fundamental, incidindo sobre as nossas observações, bem como sendo o limite da velocidade de deslocamento (ou seja, nenhum efeito físico poderá ser observado antes que a luz nos alcance e o demonstre), e o entendimento, já explicitado aqui, quanto à relatividade do tempo conforme referenciais de movimento uniforme.

A Teoria da Relatividade Geral (TRG), por sua vez, deu o grande passo de que a Física Moderna necessitava, partindo desta base sólida que a TRR ou TRE havia dado, com a concepção gravitacional diversa da Lei de Newton, aprimorando-a numa escala macrocósmica. Em outras palavras, a Lei da Gravidade de Newton ia muito bem, obrigado, ao ser aplicada na Terra. Matematicamente, era perfeita para os experimentos possíveis à época, tendo, portanto, notável qualidade em seu conteúdo. Entretanto, numa escala universal, a matemática da consagrada lei newtoniana não correspondia aos resultados observados, como, por exemplo, a órbita de Mercúrio em torno do Sol. O aprimoramento de Einstein no estudo da gravidade, a partir da TRG, fez com que a descrição da órbita do pequeno planeta se adequasse perfeitamente aos cálculos.

A TRG trouxe o princípio da equivalência entre a aceleração e a gravidade, conferindo-lhes a mesma natureza. Quando me movimento no espaço aceleradamente, faço o meu tempo se tornar mais vagaroso, como eu já dissera. Ao mesmo passo, quanto maior o efeito gravitacional de um campo espacial qualquer, também passará mais devagar o tempo. Por quê?

Primeiramente, temos de mentalizar uma seguinte situação: um sujeito X se encontra numa espaçonave sem saber por que razão está ali, num ambiente completamente escuro, e deitado na parte correspondente à traseira. O movimento da espaçonave é uniforme, porém, em determinado momento, passa a acelerar sua velocidade. O efeito que o sujeito sentirá será uma pressão do seu corpo contra o chão, que no caso é a parte traseira. Parece-nos evidente que esse seria o efeito, considerando o nosso conhecimento prático de movimentos acelerados (freadas em ônibus, por exemplo). O sujeito X, totalmente perdido, poderia se encontrar na seguinte dúvida: seria este efeito produto da aceleração deste objeto ao qual estou contido, ou a gravidade que está agindo entre o meu corpo e o chão. A sua dúvida parece válida, pois, nessas condições, seria impossível distinguir entre uma e outra causa para este efeito. Esse exercício mental, portanto, é a chave para entendermos a estreita relação entre a gravidade e a aceleração.

Em segundo lugar, partindo do pressuposto de que são relacionadas – a aceleração e a gravidade -, temos de considerar a razão para que o tempo passe mais devagar nas situações em que ambas são intensas, e de forma proporcional. A chave para tal tesouro é aquilo que chamei, no início do texto, de uma das grandes sacadas de Einstein: o tecido do espaço-tempo. O gênio considerou que o Universo possui uma geometria plana, cuja tessitura é afetada conforme haja presença de corpos massivos em seu interior. Isto é, um objeto contendo massa causa curvatura no tecido do espaço-tempo. Mais uma vez, imagine algo assim: uma cama elástica que, sem a presença de objetos, é plana. No momento em que se coloca uma bola de 10 Kg sobre tal cama, o tecido desta sofre uma curvatura. Ato contínuo, ao sobrepô-la outro objeto esférico, porém de 2 Kg, o tecido também sofrerá uma curvatura, mas inferior àquela sentida pelo objeto anterior. Ao mesmo tempo, observar-se-á que a bola inferior será atraída para dentro do círculo curvado da bola superior. Deste modo, podemos considerar que o círculo curvado que se forma em torno do objeto é o correspondente ao campo gravitacional que um objeto massivo exerce. E é de se notar que ambos os objetos possuem seus próprios campos gravitacionais, bem como se distinguem de forma diretamente proporcional na medida das respectivas massas. 
 
Assim, infere-se que a causa da gravidade é a presença de objetos massivos no tecido do espaço-tempo. Portanto, quanto maior o objeto massivo, maior será o seu campo gravitacional. E, sendo a curvatura um dos efeitos da presença dos objetos em tal tecido, que é interligado entre espaço e tempo, quanto maior o objeto, mais devagar passa o tempo, porquanto se encontra mais curvado, em comparação ao efeito sentido por outro objeto menos massivo. 
 
A aceleração, no mesmo passo, causa curvatura no tecido do espaço-tempo, pois desloca gradativamente a velocidade contida na dimensão temporal para a dimensão espacial, tornando a primeira cada vez mais vagarosa. Quanto mais velocidade se aplica no deslocamento do objeto, mais rapidamente se movimenta no espaço, o que gera uma transferência da velocidade temporal (que, quando estamos inertes, é o da velocidade da luz), tendo em vista a estrita relação entre espaço e tempo, que devem sempre se manter equilibradas nas coordenadas geométricas que formam essa natureza de tecido ao qual estamos insertos. Descreve-se como uma função matemática essa condição natural! 
 
Desta forma, foi possível descrever a relatividade de forma generalizada, pois os movimentos acelerados também puderam se encaixar na descrição dos referenciais quanto ao espaço e ao tempo. Assim, Einstein trouxe ao conhecimento científico a democracia, a subjetividade, o individualismo. O meu tempo será sempre único e minhas observações são tão válidas quanto a de qualquer outro. E, até o presente momento, só sabemos de uma espécie no Universo capaz de ser um referencial: o ser humano. Quer uma vitória da humanidade maior do que essa? Por enquanto...

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