História

É Possível que Einstein Tivesse Razão — Uma Vez Mais

Ficou provado que as previsões malucas da relatividade quanto ao comportamento da matéria, do espaço e do tempo estão corretas, 100 anos depois. Quinta-feira, 9 Novembro

Por Michael Greshko

Se o que se diz atualmente é verdade, os cientistas finalmente detetaram ondas gravitacionais — ondas de choque ondulando pelo espaço e pelo tempo. Albert Einstein propôs pela primeira vez a existência de ondas gravitacionais há 100 anos, e observá-las diretamente proporcionaria a reivindicação final de sua obra-prima: a teoria da relatividade geral. Na quinta-feira, vamos descobrir se Einstein está mais uma vez certo. Os investigadores da Caltech e do MIT reunir-se-ão para uma conferência de imprensa onde talvez anunciem que captaram uma pequena oscilação de ondas gravitacionais produzida pela colisão de dois buracos negros. O Einstein nem sempre foi visto como o génio que é hoje. Quando ele propôs pela primeira vez suas ideias alucinantes sobre a relatividade, alguns académicos protestaram. Outros, insultaram Einstein na imprensa, depreciando tanto as suas ideias perigosas como a sua identidade judaica. Os seus estudos sobre bombas reformularam a física desde a sua base.

O universo de Einstein era pouco rigoroso nas noções da posição e velocidade — exceto em relação à luz, que aumenta no vácuo para 300 mil quilómetros por segundo. O espaço e o tempo são concebidos em conjunto numa variedade de quatro dimensões chamada espaço-tempo na qual a matéria pode esticar e distorcer. E a matéria em movimento deve seguir as curvas do espaço-tempo — um geometria escondida que conhecemos como gravidade. Parece um absurdo. Mas, nos últimos 100 anos, as experiências têm demonstrado várias vezes que: Einstein estava certo. Foi-lhe dada razão demasiadas vezes para listar aqui, mas até mesmo só os principais são impressionantes.

A LUZ É UMA ONDA — E UMA PARTÍCULA

O Einstein é mais conhecido pela relatividade, mas o seu único Prémio Nobel foi atribuído peço seu revolucionário trabalho sobre a luz. A física clássica sustentava que a luz era uma onda, mas essa teoria não poderia explicar como e porque é que os metais emitem eletrões quando estão iluminados — um fenómeno chamado efeito fotoelétrico. Einstein explicou o estranho comportamento propondo que a luz era na verdade feita de discretos pacotes de ondas chamados fotões, cada um deles com uma energia associada à respetiva frequência. A descoberta desencadeou a atual física quântica — que também sustenta que os simples átomos podem ficar estranhamente ondulados, uma descoberta que Einstein ajudou a fazer.

O ESPAÇO-TEMPO PODE CURVAR

A primeira grande vitória de Einstein para a relatividade geral ocorreu quando ele explicou uma misteriosa oscilação na órbita do planeta Mercúrio. Em 1859, o genial astrónomo francês Urbain Le Verrier atribuiu o efeito a um planeta ainda não visto, apelidado de "Vulcano", que puxava Mercúrio. Mas anos de pesquisa não conseguiram provar qualquer evidência credível para a existência de Vulcano. Para o total entusiasmo de Einstein, a sua nova teoria da relatividade geral desmascarou Vulcano, mostrando que a massa do Sol curva-se perto do espaço-tempo, como se fosse uma bola de bowling a esborrachar algo num trampolim esticado. Uma vez que Mercúrio está tão perto do sol, a sua órbita oscilante é o caminho mais curto pelo espaço-tempo curvado pela massa do Sol Não havia nenhum planeta extra: apenas uma geometria do universo que o Newton não tinha concebido.

O ESPAÇO-TEMPO PODE ATUAR COMO UMA LENTE

Uma vez mais ficou provado que o Einstein estava certo, durante um eclipse solar. De acordo com a teoria da relatividade, o espaço-tempo curvado pela massa do Sol deveria curvar a luz das estrelas como uma lente. O astrónomo britânico Arthur Eddington tirou grandes fotografias do eclipse e descobriu que o sol parecia esticar o aglomerado estrelar Híades, curvando a luz individual das estrelas em cerca de 1,2000º — de acordo com a previsão de Einstein, que supunha duas vezes a flexão predita pela física newtoniana. Nem mesmo Einstein antecipou a utilidade do fenómeno para os astrónomos: ao usar as galáxias como lentes gigantes, os astrónomos podem recuar no tempo e ver até os primeiros anos do universo. E quando os astrónomos veem o efeito lente causado por massa aparentemente invisível, as distorções permitem que eles mapeiem vastos campos de matéria negra.

A ROTAÇÃO DAS MASSAS MEXE O ESPAÇO-TEMPO COMO UMA CALDA

Não só a matéria distorce o espaço-tempo com o efeito bola de bowling, como também a rotação das massas como a Terra arrasta subtilmente o espaço-tempo à sua volta como se fossem colheres a mexer uma calda. Isto afeta as órbitas de satélites próximos — um efeito bizarro chamado arrastamento de referenciais.

Tal como se previu em 1918 através da teoria da relatividade geral, o arrastamento de referenciais não foi confirmado até 2004, altura em que os investigadores descobriram que a rotação da Terra deslocou ligeiramente a órbita de dois satélites. Em 2011, a sonda Gravity Probe B da NASA confirmou a descoberta e atualizou as informações.

A GRAVIDADE ABRANDA O TEMPO

As equações de Einstein também atribuem à matéria a capacidade de acelerar ou abrandar o tempo — e mudar a cor da luz. Podemos confirmar que a sua estranha previsão está certa porque, da perspetiva da Terra, a luz de estrelas distantes assume frequências mais altas (ou parece mais azulada) do que seria para um observador no espaço profundo. E quanto mais afastado estiver da gravidade terrestre, a luz irradiada da Terra parece assumir frequências cada vez mais baixas, um fenómeno chamado desvio para o vermelho gravitacional. É subtil, mas ignore a relatividade no perfil do seu smartphone: Sem correções relativistas, os relógios dos satélites GPS iriam contar diariamente 38 microssegundos mais rápido do que os relógio que estivessem na Terra, arruinando a precisão do sistema após dois minutos e adicionando 10 quilómetros de erro por dia daí em diante.

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Correção: Uma versão anterior deste artigo indicava que a velocidade da luz no vácuo era de 3 mil quilómetros por segundo. A versão correta é de 300 mil quilómetros por segundo.