PENSAMENTO DE EINSTEIN: EUREKA

Na época de Einstein, o problema da luz ainda estava mal explicado, e havia aqueles que acreditavam na teoria de Lorentz e Fitzgerald, com éter e tudo!

De qualquer modo, esse era o problema que Einstein se empenhou, pois deveria harmonizar vários fatos mal explicados como já descrevi. Aliás, Einstein tentava explicar esses fenômenos desde criança, quando formulou a famosa pergunta: o que acontece se eu correr ao lado da luz com a sua velocidade?

Inicialmente, é bom lembrar que Einstein era um grande admirador de Ernst Mach (1838-1916). Esse cientista era ferrenho defensor das velocidades relativas. Para ele, não existia movimento absoluto. Na natureza, não existia um sistema de referência privilegiado, todos tinham o mesmo valor. Então, para Einstein, esse era um problema resolvido.

O “PRINCÍPIO DA RELATIVIDADE” É VERDADEIRO.

Isso era sagrado.

Para Einstein, as equações de Maxwell estavam corretas e indicavam que a luz é uma onda eletromagnética, tinha uma velocidade de 300.000 Km/s e não existia em repouso. Era produzida por cargas elétricas em movimento. E por isso talvez não precisasse do tal éter!

Como veremos mais tarde, a luz, de fato, como demonstrou Einstein, não existe em repouso, pois luz é energia e tem massa quando em movimento, se por um instante essa luz fica em repouso, então não tem massa e não pode existir!

As experiências de Michelson e Morley mostravam que a velocidade da luz era absoluta. Não dependia do observador (se em movimento ou não) e não dependia da sua fonte.

Absoluta? Mas não acabamos de afirmar que o princípio da relatividade é sagrado? Que não existe velocidade absoluta? Sim, é verdade, mas muita calma! Einstein vai esclarecer já, já!

Outra questão que Einstein não gostava nada era o problema de duas físicas na natureza: uma para explicar os eventos mecânicos de Newton e outra para explicar os eventos eletromagnéticos de Maxwell.

Não, não é possível, afinal, a natureza é uma só!

Como resolver essa encrenca toda?

Vamos lá, assim Einstein pensou:

1. Aceito que a velocidade da luz é absoluta e de 300.000 km/s. Deus quis assim e ponto final. É uma verdade! Por mais estranho que pareça.
2. O princípio da relatividade está correto e é aceito.
3. A minha teoria tem que se harmonizar com as equações de Maxwell: velocidade da luz não pode ser zero.
4. Talvez não exista um éter, pois nunca ninguém provou a sua existência, aliás, como já comentado, a sua existência seria de fato uma aberração.
5. Se a luz tem velocidade absoluta, então é a velocidade máxima possível no universo. Nada pode viajar mais rápido do que a luz.

Note que nessas afirmações estão claras algumas incoerências. Por exemplo: como pode a luz ter velocidade absoluta e, ao mesmo tempo, se acreditar no princípio da relatividade?

Einstein pensou, pensou, pensou… e veio a resposta! Porém essa resposta deixou todos muito surpresos. Primeiro, porque derrubou a teoria de Newton (agora só válida para velocidades relativas muito baixas em comparação com a velocidade da luz). Segundo, porque, como veremos, o tempo e o espaço, tão conhecidos nossos e companheiros do dia a dia, deixaram de se comportar como nós os conhecemos (isso é muito difícil de aceitar, pelo menos por nós, comuns mortais). Antes tidos como absolutos, agora (minha nossa!) são relativos! Calma, vamos esclarecer. Terceiro, a própria massa de um corpo também tida como absoluta, já não é mais, varia conforme a velocidade do corpo em questão.

Em resumo, em última análise, a teoria de Einstein (se verdadeira) deveria conciliar as duas verdades que acreditava:

1. O princípio da relatividade.
2. A velocidade da luz é absoluta.

Como fazer isso?

Agora preste bem a atenção, a grande novidade era a velocidade da luz absoluta. Veja bem, a velocidade da luz é invariável, não muda, não aumenta e não diminui sob nenhuma circunstância! Se você estiver a 200.000 Km/s no sentido da velocidade da luz, você não a notará como a 500.000 Km/s, mas sim com a mesma velocidade de 300.000 Km/s (absoluta). Se você estiver a 200.000 Km/s no sentido contrário à velocidade da luz, você não a notará como tendo 100.000 Km/s, mas sim com a mesma velocidade de 300.000 Km/s.
Vamos ilustrar:

Você em relação à Terra está em repouso e o foguete em relação à Terra está a 200.000 Km/s.

Pois bem, para ambos a velocidade da luz será sempre 300.000 Km/s

Estranho, não? Mas verdadeiro!

SOLUÇÃO GENIAL PARA O PROBLEMA QUE EINSTEIN ENCONTROU

Todos nós sabemos sobre a equação que aprendemos no ginásio (não tem nada de misterioso aqui): velocidade = espaço sobre tempo. Ora, estamos a gritar aqui que a velocidade da luz é a mesma para todos os sistemas de coordenadas. É a mesma para todos os observadores, estejam eles em movimento ou não. Então, pela equação velha conhecida nossa, se a velocidade é constante, o que se modifica é o espaço e o tempo!

Outra ilustração:

Homem em movimento junto com o trem. Trem a 100.000 Km/s em relação à terra.

Ele percebe a luz da lanterna acesa dentro do trem a 300.000 Km/s.

Este segundo homem, da Figura B, está em repouso em relação à Terra e fora do trem, mas ele também percebe a velocidade da luz da lanterna acesa dentro do trem a 300.000 Km/s e não 300.000 Km/s mais a velocidade do trem, não, isso jamais!

Como pode isso?

O nosso senso comum diria que para o homem dentro do trem a velocidade da luz em relação à Terra seria de 300.000 Km/s e para o homem fora do trem a velocidade da luz seria a velocidade do trem mais a própria velocidade da luz!

Isso só seria possível, segundo Einstein, se o tempo e o espaço para o homem que está dentro do trem fossem diferentes do tempo e do espaço para o homem fora do trem. Como já dissemos, se V é constante, o que tem que se adaptar é o espaço e o tempo.

Então, para que os dois percebam a mesma velocidade da luz nessas condições, o tempo e espaço se modificam! Não são mais absolutos! Contrariando Newton! MEU DEUS!

E mais, considerando que a velocidade da luz é a mesma para todos os observadores, conseguimos manter o princípio da relatividade verdadeiro. Assim, o problema está resolvido.

Voltando à minha pergunta feita na parte V: se você segura um espelho e o conjunto todo está à velocidade da luz, você se vê no espelho ou não? Se você não se vê no espelho, significa que você está à velocidade da luz, porque o raio de luz que você emite não consegue atingir o espelho à sua frente e logo concluiria que a sua velocidade não é relativa, pois você saberia estar à velocidade da luz a 300.000 Km/s. Não, não é isso que acontece, pois segundo a teoria de Einstein, a velocidade da luz para qualquer observador e em qualquer velocidade é sempre de 300.000 Km/s. Então você se vê no espelho e continua a não saber a sua velocidade, logo, ela é relativa. Ótimo, era tudo que Einstein queria!

Apesar de a luz sim apresentar uma velocidade absoluta, todos os outros movimentos apresentam velocidades relativas, pois a velocidade da luz é sempre ela em qualquer sistema de coordenadas.

Agora veremos como Einstein interpretou de modo diferente de Lorentz a questão do átomo em movimento. Lembre-se, para Lorentz a pressão do éter “encolhia” o átomo segundo as suas fórmulas: as transformações de Lorentz. Para Einstein, o que de fato encolhia era o espaço todo, devido à velocidade muito próxima à velocidade da luz. E o éter? Einstein mandou às favas este elemento tão misterioso e fantasmagórico! Não é necessário éter nenhum, como já mostrava essa possibilidade, Maxwell.

Esta Figura A é exatamente igual à já mostrada quando discutimos Lorentz. O átomo está em repouso.

Para Einstein, como mostra a Figura B, não é o átomo em si que diminui de tamanho em movimento, mas sim o próprio espaço, como se pode notar em azul o espaço diminuído de tamanho!

E mais ainda, Einstein utilizou as fórmulas desenvolvidas por Lorentz para calcular o quanto o espaço diminui, veremos isso já, já!

Com a sua teoria, Einstein conseguiu harmonizar todos os pontos que pareciam incoerentes:

1. Obedeceu, as equações de Maxwell: velocidade da luz não pode ser zero, velocidade da luz é de 300.000 Km/s em relação a qualquer sistema de coordenadas.
2. Aboliu por completo a necessidade do tal éter!
3. Manteve o princípio da relatividade, transformando-o num princípio geral da Física, e não apenas para a Mecânica de Newton.

Vamos apenas confirmar. Para chegar a esses resultados, este gênio propôs como axiomas: velocidade da luz constante e máxima possível. Ela sim é absoluta. Para tal afirmação, sacrificou o tempo e o espaço, eles não são mais absolutos. E mais, como veremos adiante, a massa também não é absoluta. Sim, eu sei, você está achando isso impossível, espere um pouco!

Talvez a teoria de Einstein não seja tão difícil assim de entender. Difícil é aceitar as suas consequências. Pois bem, já passaram mais de cem anos da proposição dessa teoria e todos os experimentos realizados para desacreditá-la (pelos seus mais ferrenhos opositores ou amigos), ao contrário, só provaram a sua autenticidade!

Antes de irmos adiante, vou contar uma curiosidade. Segundo alguns historiadores, Henri Poincaré (1854-1912) chegou muito perto de desenvolver a teoria da relatividade restrita. Aliás, foi dele a denominação dada às fórmulas de Lorentz, chamando-as de transformações de Lorentz. Não vou me aprofundar muito nesse assunto, mas é possível, como querem alguns, que embora ele tenha enxergado a teoria da relatividade, não acreditou nela. Os resultados estranhos que previu dessa teoria não seriam possíveis na vida real, seriam apenas resultados teóricos da Matemática!

A paternidade da teoria continua a ser de Einstein!

Neste momento, cabe a pergunta: por que Poincaré não formulou a Teoria da Relatividade Restrita? Para responder, é interessante citar o comentário reproduzido no livro do escritor norte-americano Walter Isaacson intitulado Einstein: Sua Vida, Seu Universo (2007): Uma nota antecipatória da teoria da relatividade especial de Einstein, um movimento brilhante de um autor (Poincaré) a quem faltava coragem intelectual para trilhar esse caminho até o seu fim lógico e revolucionário. Será que faltou coragem ou ele estava sendo somente prudente?

Bem, essas polêmicas questões deixemos para os historiadores resolverem.

Agora sim, depois de Einstein podemos complementar o esquema anterior.

TCBC – ROBERTO SAAD JUNIOR