sexta-feira, 18 de maio de 2012

Relatividade Geral


" Eu sou su cientemente artista para desenhar livremente na minha imaginação. Imaginação é mais importante que conhecimento. O conhecimento é limitado. A imaginação dá a volta ao mundo. "
Albert Einstein


A resolução do primeiro con ito implicou diretamente no segundo. A velocidade da luz como um limite físico implica que não há transmissão de informações acima desta grandeza. Este é o segundo conflito. A mecânica de Newton, em particular sua modelagem da gravitação, implica em infl uência instantânea: dado um corpo com uma massa qualquer, a atração gravitacional é imediata à presença deste corpo. A teoria estava bastante solidi ficada pelos constantes sucessos experimentais. Mas Newton já antevia este problema. Nas palavras do próprio: "É inconcebível que matéria bruta inanimada possa, sem a mediação de algo mais, que não seja material, afetar outra matéria e agir sobre ela sem contato mútuo. (...) A gravidade tem de ser causada por um agente, que opera constantemente, de acordo com certas leis; mas se tal agente é material ou imaterial é algo que deixo à consideração dos meus leitores."


Novamente Einstein resolve o problema. O físico observou que seria impossível para uma pessoa a bordo de uma hipotética nave espacial, sem qualquer referencial externo - digamos que não há janelas na nave - saber se esta repousa na superfície do nosso planeta ou se a mesma estava em movimento acelerado, no exato valor na gravidade terrestre, no sentido longitudinal do corpo (sentido do pé para a cabeça).

Sentimos uma força nos empurrar quando estamos num veículo e este acelera (se estivermos sentados, passa haver uma pressão contra o banco). Num elevador, quando este inicia seu movimento de subida - acelera - conosco dentro, há a sensação de que nosso peso aumenta. É deste tipo de força que o parágrafo anterior fala: na proporção correta, a gravidade pode ser perfeitamente confundida com a aceleração de um determinado ambiente onde nos encontramos (ver exemplo na figura abaixo).

                                                  Gravidade e aceleração: equivalência


Ao propor a teoria geral da relatividade (TGR), o físico descreve a gravidade não mais como uma força com ação instantânea e sem veículo de transmissão. A teoria descreve a gravidade como uma deformação no espaço e do tempo, uma deformação causada pela presença de massa e/ou energia. A a sensação de gravidade que sentimos, como uma força nos puxando, nada mais é do que a tentativa de nos movermos em linha reta na presença de uma depressão causada pela Terra no espaço.


Façamos uma grosseira analogia bidimensional, representado pela próxima fi gura. Imagine uma pesada bola de boliche sobre um colchão macio. A presença da grade esfera deformará a outrora superfície plana do colchão. Se lançarmos uma pequena bolinha de vidro nas imediações da bola de boliche, a esfera menor não fará uma trajetória reta: desviar-se-á devido a depressão presente no acolchoado.

                                                               Deformação do espaço



A gravidade provoca um efeito similar, só que em três dimensões: os planetas orbitam o sol devido a deformação que esta estrela causa no espaço. A lua gira ao redor da Terra segundo a curva que o nosso planeta causa no espaço a sua volta.

Assim, os efeitos gravitacionais proporcionam uma perturbação no espaço-tempo que se propaga a uma velocidade nita, igual a da velocidade da luz (medições recentes levaram a valores práticos bem próximo ao valor teorizado). Isso resolveu o segundo grande confl ito.


A relatividade implicou em outras considerações, como o início para o tempo, a possibilidade de um universo não estático (expandindo ou contraindo) e que em buracos negros o tempo não existe [1].

Só que a TRG gerou o terceiro grande con ito na física: a gravidade da TGR é incompatível com a mecânica quântica. Esta incompatibilidade é explicada em seção posterior. A diferença de previsões nas teorias de maiores sucesso na física ainda encontra-se sem solução, pois depende de uma teoria sobre tudo (TST), uma teoria única defi nitiva.

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[1] O amigo Nelson Magrini alertou que esta informação só é precisa para a singularidade, ou seja, para o ponto aonde o buraco negro existe propriamente.







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