20/04/2018

Para Einstein, o princípio da física reside na matemática – 2

Reprodução da coluna de Marcelo Viana na Folha de S. Paulo

Trabalhos publicados em 1905 por Albert Einstein e Henri Poincaré fundaram uma nova área da física, a teoria da relatividade restrita, que revolucionou profundamente os conceitos de espaço e de tempo. Mas a nova teoria veio com duas limitações graves.

Primeiramente, ela está baseada na ideia de que “as leis da física devem ser as mesmas para quaisquer observadores que estejam em movimento uniforme uns em relação aos outros”. Seria muito mais satisfatório ter uma formulação das leis da física válida para todos os observadores sem exceção, incluindo movimentos com aceleração.

Em segundo lugar, a teoria da relatividade restrita não se aplica a observadores sujeitos a atração gravitacional. Submetidos como estamos à atração da Terra, nós sentimos o nosso peso e vemos os objetos caírem à nossa volta. Isso é muito diferente da experiência de um astronauta no espaço, em gravitação zero.

Em 1907, Einstein teve o que chamou “o pensamento mais feliz de toda a minha vida”. “Estava trabalhando quando me ocorreu a seguinte ideia: uma pessoa em queda livre não sente o próprio peso”: a atração gravitacional é anulada pela aceleração do movimento de queda!

Einstein chamou essa ideia de “princípio de equivalência”. Hoje em dia ela é usada para simular situações de gravitação zero: astronautas treinam para operarem no espaço viajando em aviões que caem livremente durante alguns minutos. O físico Stephen Hawking, de quem falei aqui recentemente, fez questão de passar por essa experiência extraordinária, aos 65 anos de idade.

Nesse mesmo ano de 1907, Einstein publicou o trabalho “Sobre o princípio da relatividade e suas consequências”, em que esboçou a construção de uma “teoria da relatividade geral” baseada no princípio de equivalência e também explicou como ela poderia ser testada na prática.

Por exemplo, de acordo com os seus cálculos, raios de luz se curvam quando passam em um campo gravitacional. Essa previsão foi comprovada, de modo espetacular, pela observação do eclipse solar de 29 de maio de 1919, em Sobral (CE), que constituiu a primeira confirmação experimental da teoria relatividade geral.

Mas em 1907 o mais difícil ainda estava por vir: formular a teoria da gravitação de modo completamente covariante, isto é, realmente válida para todos os observadores sem exceção. Esse foi um episódio notável da história da ciência, em que matemática e física ao mesmo tempo competiram e colaboraram para chegar à solução do problema.

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