O Que é a Teoria da Relatividade de Einstein? Explicação Para Iniciantes

no nosso dia a dia estamos acostumados a enxergar o tempo como algo fixo e absoluto sempre correndo no mesmo ritmo independentemente de onde estamos ou do que estamos fazendo essa era a visão predominante Até que em 1915 Albert Einstein revolucionou a física com a teoria da relatividade geral mesmo hoje mais de um século depois essa ideia ainda desafia Nossa intuição na física clássica de Newton o tempo e o espaço eram tratados como grandezas absolutas inalteráveis independentemente do movimento do Observador isso faz sentido para nós porque na prática os relógios parecem funcionar da mesma maneira em

qualquer lugar mas Einstein descobriu algo surpreendente o tempo e o espaço não são entidades separadas nem fixas eles estão interligados e podem se modificar dependendo das condições como ele chegou a essa conclusão é o que veremos no vídeo de hoje tudo começou com a compreensão da natureza da Luz Einstein estudou profundamente os trabalhos de James clerk Maxwell que foi o primeiro a descrever os fenômenos elétricos e magnéticos de forma precisa unificando em um único Campo o eletromagnetismo Maxwell estabeleceu que as ondas eletromagnéticas incluindo a luz sempre se propagam a uma velocidade fixa de 299.792 48

km/s no vácuo independentemente do referencial do Observador ao analisar as equações de Maxwell Einstein percebeu algo curioso não importa o referencial a velocidade da luz é sempre a mesma isso parecia contradizer um princípio fundamental da física clássica para entender essa contradição vamos usar um exemplo simples Imagine que você está dentro de um trem em movimento viajando a 100 km/h se você jogar uma bola para a frente a 20 km/h um observador parado do lado de fora do trem verá a bola se movendo a 120 km/h a soma das velocidades do trem e da Bola Esse

princípio de soma de velocidades funciona bem no nosso dia a dia e é um reflexo do que chamamos de referenciais inerciais ou seja sistemas de movimento constante onde as leis da física se mantém inalteradas agora pensemos na Terra como um nosso planeta está girando sobre seu eixo a cerca de 1670 km/h na linha do Equador se lançarmos uma bola na mesma direção do movimento da terra Teoricamente precisaríamos somar essa velocidade ao movimento da bola esse tipo de cálculo faz sentido quando lidamos com velocidades comuns mas a luz não se comporta dessa maneira se uma nave

espacial estivesse viajando a quase 300.000 Km por hor a velocidade da luz e disparasse um feixe de luz na mesma direção do seu movimento o que esperaríamos pela lógica convencional a luz deveria somar sua velocidade a da nave e atingir quase 600.000 km/h mas Os experimentos mostravam que isso não acontecia a luz sempre se movia à mesma velocidade independentemente do movimento da fonte que a emitia essa questão intrigou Einstein por anos e foi tema de inúmeras conversas com seu grande amigo Michele besso que o ajudou a desenvolver sua linha de raciocínio o problema Parecia Impossível

à primeira vista mas como dizia Sherlock Holmes quando eliminamos o impossível O que resta por mais improvável que pareça deve ser a verdade foi assim que Einstein chegou a uma ideia revolucionária o tempo e o espaço precisavam se ajustar para que a velocidade da luz fosse sempre constante e para formular essa teoria ele não se apoiou apenas em cálculos matemáticos mas também em uma poderosa ferramenta a imaginação como ele mesmo disse certa vez a imaginação é mais importante que o conhecimento bem se a velocidade da luz é sempre constante o que realmente muda no universo

a resposta Pode parecer contraintuitiva o tempo e o espaço se ajustam para que essa Constância seja mantida ou seja para que a luz viaje sempre à mesma velocidade independentemente do referencial o tempo desacelera e o espaço se contrai isso nos leva ao segundo postulado da teoria da relatividade a velocidade da luz é independente do movimento da fonte emissora ou do Observador o universo não é um palco fixo e absoluto mas sim uma estutura dinâmica seica conforme velocidade de quem o observa parece estan Mas significa que dependendo da velocidade o mesmo evento pode ser percebido de

formas diferentes por observadores distintos Einstein percebeu rapidamente as implicações Dessa descoberta e tomado por um entusiasmo extremo finalizou suas equações e enviou o seu trabalho para publicação no artigo que tratava da eletrodinâmica de corpos em movimento ele demonstrava a compatibilidade de suas conclusões com as equações de Maxwell e fez questão de agradecer a Michelle besso seu amigo e colaborador por suas contribuições valiosas com isso Nasu a da relatividade especial publicada em 1905 Que destruiu de vez a noção de tempo e espaço absolutos no lugar disso Einstein Apresentou um novo conceito fundamental o espaço e o

tempo formam uma única entidade matemática chamada espaçoo e mais ele mostrou que para um observador externo o tempo passa mais devagar para objetos que se movem em altas velocidades mas Einstein não parou por aí ainda sob o impacto de sua própria descoberta ele teve um novo Insight que o levou além da relatividade especial em 1915 ele apresentou a teoria da relatividade geral uma expansão revolucionária de suas ideias onde chegou a uma conclusão impressionante a gravidade não é exatamente uma força mas sim uma ilusão causada pela curvatura do espaçoo de acordo com suas equações para que

todo o sistema se mantivesse coerente qualquer objeto que se movesse em altíssimas velocidades deveria perder energia mas essa perda de energia não vinha sozinha o objeto também perderia massa isso significava que massa e energia são na verdade equivalentes podendo se converter uma na outra foi essa descoberta que deu origem à famosa equação de Einstein é igual a Mc elevado ao quadrado ou seja energia e matéria não são entidades separadas mas As Faces da mesma moeda isso também explicava porque nenhum objeto com massa pode atingir ou ultrapassar a velocidade da luz para isso ele precisaria de

uma energia infinita O que é fisicamente impossível já um fóton por outro lado não tem massa e é por isso que pode viajar exatamente à velocidade da luz mas a verdadeira revolução da relatividade geral veio com a compreensão de que a gravidade não é uma força no sentido tradicional mas uma consequência da curvatura do espaço-tempo causada pela presença de massa e energia Isso significa que quando um objeto parece ser atraído para outro como uma maçã caindo de uma árvore em direção ao solo Na verdade ele está simplesmente seguindo a curvatura do espaço-tempo ao redor da

terra e se o espaço se curva o tempo também se curva junto isso significa que um objeto submetido a um forte campo gravitacional como em um buraco negro experimentará a passagem do tempo mais lentamente do que um observador em repouso longe dessa influência o filme interar exemplifica isso muito bem assim tanto altas velocidades quanto à gravidade afetam a passagem do tempo mas independentemente da velocidade com que viajamos a velocidade daz permanece Absolut como alguns físicos go de brin nãoa o quão rápido você vá a luz sempre estará um passo à frente e a escuridão já

estará esperando por você agora que entendemos os fundamentos da relatividade podemos comparar a passagem do tempo para diferentes observadores em Sistemas de referência distintos Como dito o tempo não é absoluto ele pode se mover de forma diferente dependendo do referencial conforme a teoria da relatividade especial quando um objeto se desloca em altíssimas velocidades seu tempo passa mais devagar em relação a um observador que está em repouso esse efeito é descrito pela transformações de Lawrence que mostram como tempo e espaço se contraem para garantir que a velocidade da luz permaneça inalterada para ilustrar isso imagine uma

nave viajando para Alfa centauri que está aproximadamente 4,3 anos luz de distância de nós se essa nave viajar a 99% da velocidade da luz Um observador na terra calcularia que a jornada levaria cerca de 4,55 anos tanto devido às transformações de Lawrence o tempo dentro da nave passaria mais devagar e para os tripulantes a viagem duraria apenas 24 meses ou seja 2 anos esse fenômeno é conhecido como dilatação do tempo o mais curioso é que os astronautas a bordo da nave não perceberiam que seus relógios estão desacelerados para eles o tempo pareceria fluir normalmente esse

efeito dá origem a um dos paradoxos mais famosos da relatividade o paradoxo dos gêmeos nesse paradoxo Imagine que um dos irmãos gêmeos embarca em uma nave e viaja próximo à velocidade da luz Enquanto o outro permanece na terra quando o astronauta retorna ele terá envelhecido muito menos do que seu irmão que ficou no planeta a relatividade já comprovou esse efeito inúmeras vezes por meio de experimentos com relógios atômicos que demonstram pequenas discrepâncias de bilionésimos de segundo quando comparados em diferentes velocidades mesmo em velocidades relativamente baixas como a de satélites orbitando a terra esse efeito Pode

ser observado o GPS por exemplo precisa corrigir continuamente essa dilatação temporal para que os cálculos de posicionamentos sejam precisos caso contrário os satélites sairiam de sincronia e erraram suas coordenadas outro exemplo fascinante e real ocorreu com os astronautas Scott e Ky irmã monozigóticos entre 2015 e 2016 Scott Kelly ficou um ano no espaço enquanto o seu irmão gêmeo Mark Kelly ficou na terra uma equipe de 82 pesquisadores ficou responsável pelo monitoramento de Scott e Mark antes durante e depois da missão espacial os gêmeos eram idênticos mas o corpo de um deles se tornou muito diferente

do corpo do outro muitas das mudanças que aconteceram foram reversíveis como o aumento do comprimento dos telômeros mas outras aparentemente não como o declínio em testes cognitivos desempenho mais lento e menos preciso embora os efeitos sejam pequenos nessas escalas de velocidade eles se tornam extremamente significativos caso estivéssemos viajando a frações consideráveis da velocidade da luz se nos aproximarmos cada vez mais da velocidade da luz Chegará um momento em que o tempo simplesmente para sim isso mesmo ele para do ponto de vista de um fóton por exemplo o tempo não faz sentido ele vive no que

podemos chamar de um estado de dilatação temporal máxima Isso significa que para um fóton o passado presente e futuro não existem todos os eventos do universo acontecem ao mesmo tempo isso nos leva a uma reflexão intrigante se não houvesse partículas com massa no universo o tempo existiria se fôssemos seres feitos apenas de luz viajando pelo espaço a quase 300.000 km/s teríamos a percepção de que todos os eventos do Cosmos ocorrem simultaneamente para a luz não há antes nem depois Tudo acontece de uma vez só isso nos faz pensar será que a eternidade de certa forma

é a própria luz enfim a estrutura do universo é muito mais complexa do que nossos sentidos nos fazem acreditar o espaço-tempo não é uma entidade Lisa e imutável mas sim um tecido dinâmico parecido com um imenso oceano cheio de pregas buracos e perturbações a presença de massa afunda esse tecido criando aquilo que percebemos como o fluxo do tempo sem massa o tempo não existiria e um universo formado apenas por fótons seria um universo sem tempo apenas com espaço isso nos leva a um questionamento profundo seria possível um universo sem partículas massivas onde tudo se move

à velocidade da luz se não houver interações entre partículas com massa o tempo não poderia existir assim o próprio conceito de tempo parece depender da existência de matéria com a teoria da relatividade a humanidade abriu uma porta para um novo entendimento da existência antes acreditávamos que o tempo era uma grandeza fixa e absoluta agora sabemos que ele é mais uma dimensão do universo tão flexível quanto o próprio espaço influenciado pela gravidade e pela velocidade nós humanos estamos presos nesse tecido espaço temporal de quatro dimensões assim como formigas caminhando sobre uma imensa teia cósmica O Tempo

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