Artigos: Um Olhar sobre a Teoria da Relatividade

A Física proposta por Isaac Newton no séc. XVII tinha como base fatos fortes e convincentes. Tão convincentes, que foi amplamente utilizada nos séculos seguintes sem ser questionada. Os princípios da Mecânica Newtoniana determinaram praticamente todo o desenvolvimento técno-científico dos dois séculos que à precederam. Esta Mecânica caracteriza-se por não questionar a validade de seus conceitos; como por exemplo a questão sobre o referencial no qual são feitas as medidas e a influência do método de medida sobre as grandezas em questão.

Mesmo nos nossos dias, os conceitos estabelecidos pela Mecânica Newtoniana permanecem firmemente ligados ao nosso raciocínio cotidiano.Estes conceitos estavam tão fortemente enraizados que atravessaram vários séculos sem que alguém questionasse seus fundamentos.

O primeiro físico a questionar alguns conceitos Newtonianos foi o físico alemão Ernst Mach. Em seu texto intitulado "TheScience of Mechanics" de 1883, Mach expressa críticas à dinâmica de Newton. Mach levantou a questão sobre a distinção entre movimento absoluto e relativo, discutiu o problema da inércia dos corpos e acima de tudo apontou como ponto fraco da dinâmica Newtoniana sua concepção de espaço e tempo absolutos. Esta concepção Newtoniana está bem ilustrada na seguinte passagem dos "Principia":

"Absolute, true and mathematical time, of itself and by its owntrue nature, flows uniformly on, without to anything external"

Mach observa que sendo o tempo medido necessariamente pelo movimento repetitivo de um corpo ou sistema físico; como por exemplo um pêndulo ou o movimento da Terra; é lógico que suas propriedades devem de alguma forma estar conectadas com o movimento. Semelhantemente, o conceito de espaço deve estar intimamente ligado com as propriedades do sistema de medida; e não deve ser considerado como algo absoluto.

Tais críticas não causaram muito efeito de imediato, mas ocasionalmente foram de profunda importância para um jovem físico chamado Albert Einstein. Einstein foi fortemente atraído pelas idéias de que os conceitos físicos devem ser definidos em termos de grandezas mensuráveis. Portanto a maneira de observação e realização de medidas físicas deve influenciar os conceitos físicos.

Este pensamento, muito diferente do absolutismo Newtoniano, gerou uma revolução nos conceitos da Física, culminando com o aparecimento da Relatividade.

Relatividade, teoria desenvolvida no início do século XX, que, originalmente, pretendia explicar certas anomalias no conceito do movimento relativo, mas, em sua evolução, converteu-se em uma das teorias básicas mais importantes das ciências físicas. Desenvolvida fundamentalmente por Albert Einstein, foi a base para que os físicos demonstrassem, posteriormente, a unidade essencial da matéria e da energia, do espaço e do tempo, e a equivalência entre as forças de gravitação e os efeitos da aceleração de um sistema.

Em 1905, Einstein publicou seu artigo sobre a teoria da relatividade especial, segundo o qual nenhum objeto do Universo se distingue por proporcionar um marco de referência absoluto em repouso. É igualmente correto afirmar que o trem se desloca em relação à estação e que a estação se desloca em relação ao trem. A hipótese fundamental em que se baseava era a inexistência do repouso absoluto no Universo, razão pela qual toda partícula ou objeto deve ser descrito mediante uma chamada linha de Universo, que traça sua posição em um contínuo espaço-tempo de quatro dimensões (três espaciais e uma temporal), na qual têm lugar todos os fatos do Universo.

Também deduz que o comprimento, a massa e o tempo de um objeto variam com sua velocidade. Assim, a energia cinética do elétron acelerado converte-se em massa, de acordo com a fórmula E=mc2. Em 1915, desenvolveu sua teoria da relatividade geral, na qual considerava objetos que se movem de forma acelerada um em relação ao outro, para explicar contradições aparentes entre as leis da relatividade e a lei da gravitação. A teoria da relatividade especial afirma que uma pessoa, dentro de um veículo fechado, não pode determinar, por meio de nenhum experimento imaginável, se está em repouso ou em movimento uniforme. A da relatividade geral afirma que, se esse veículo é acelerado ou freado, ou se faz uma curva, o seu ocupante não pode assegurar se as forças produzidas se devem à gravidade ou a outras forças de aceleração. Simplesmente, a lei da gravidade de Einstein afirma que a linha de Universo de todo objeto é uma geodésica em um contínuo (uma geodésica é a distância mais curta entre dois pontos, ainda que o espaço curvo não seja, normalmente, uma linha reta; como ocorre com as geodésicas na superfície terrestre, são círculos máximos, mas não linhas retas). A linha de Universo é curva devido à curvatura do contínuo espaço-tempo na proximidade da Terra e a isso se deve a gravidade.

A teoria da relatividade geral foi confirmada de numerosas formas desde sua proposição. Vários cientistas têm tratado de unir a teoria da força gravitacional relativista com o eletromagnetismo e com outras forças fundamentais da física: as interações nucleares forte e fraca (ver Teoria do campo unificado). Em 1928, Paul Dirac expôs uma teoria relativista do elétron. Mais tarde, desenvolveu-se uma teoria de campo quântica chamada eletrodinâmica quântica, que unificava os conceitos da relatividade e a teoria quântica, no que diz respeito à interação entre os elétrons, os pósitrons e a radiação eletromagnética. Nos últimos anos, Stephen Hawking tem se dedicado a tentar integrar por completo a mecânica quântica com a teoria da relatividade.