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Einstein publica a teoria geral da relatividade

Setembro 2021

Einstein publica a teoria geral da relatividade


Aos 16 anos, Albert Einstein, depois de ter falhado nos exames, levou um ano sabático. Ele leu livros de filosofia, participou de palestras universitárias e sonhou com experiências de pensamento - é assim que ele se tornaria um gênio. Ele pensou em perseguir a luz.

Perseguir a luz é o tipo de experimento que os físicos teóricos realizam no laboratório da mente. O adolescente Einstein imaginou correr atrás de um feixe de luz, e isso começou a se fazer perguntas diabólicas - sobre a velocidade da luz, sobre o espaço e o tempo, sobre como a gravidade realmente trabalho. Isso foi cerca de uma década antes de E = mc2.

Em 1905, Einstein publicou os quatro trabalhos que lhe renderiam elogios, incluindo a teoria da relatividade especial e a que continha a equação mais famosa do mundo. No entanto, algo o incomodava em relação à relatividade especial: era muito ... teórica. Ele provou a validade de todas as leis naturais, exceto uma: a lei da gravidade universal de Isaac Newton. Essa lei formou a base da física por 220 anos; portanto, uma teoria do universo que não a levou em consideração era, na própria palavra de Einstein, "insatisfatória".

Ele estava sentado em seu escritório alguns anos depois, olhando os telhados do lado de fora da janela. "De repente, um pensamento me ocorreu", ele se lembraria. “Se um homem cai livremente, ele não sentiria seu peso. Esse experimento simples de pensamento causou uma profunda impressão em mim. ” Levou mais oito anos para resolver o problema. Sua teoria geral da relatividade saiu em Annalen der Physik, o diário de física alemão que publicou todos os seus trabalhos em 20 de março de 1916.

Visão matemática do mundo

Sei o que você está pensando: telhados, feixes de luz - o que tudo isso significa? Boa pergunta! Como o próprio Einstein disse: "O importante é não parar de questionar".

Triângulo ilustrando o teorema de PitágorasOs físicos usam a matemática para descrever o universo. Considere o teorema de Pitágoras (um2 + b2 = c2) Use-o no triângulo mostrado aqui, e você pode prever c é de 5 cm. Em seguida, desenhe um triângulo para essas medidas e você verá que sua previsão estava correta. Faça os dois lados retos de qualquer comprimento e o teorema sempre sempre dizer o comprimento do terceiro lado. Esse é o ponto - a beleza - da visão matemática do mundo.

É por isso que Einstein levou uma década de cada vez para formular suas duas teorias; eles tiveram que prever medições tão vastas quanto o cosmos, para não mencionar as teorias de pensadores anteriores, como Newton e Galileu. Bem, exceto quando a teoria dele dizia que a de Newton era obsoleta. A mecânica clássica precisava de uma atualização.

Por dois séculos, a gravidade foi apresentada como uma força entre dois objetos, como maçã e Terra ou Terra e sol, viajando através do espaço "vazio". Mas de onde veio essa força misteriosa? A matemática newtoniana não explicava. Então Einstein re-imaginou a gravidade.

Espaço-tempo curvo

Ilustração do espaço-tempo curvoCertos físicos falam sobre o espaço-tempo, não os dois separadamente, porque cada objeto ocupa tempo e espaço. Considere a lua. O que vemos é sempre o que realmente era há 1,25 segundo, porque é o tempo que a luz leva para chegar até nós a partir daí. Como todos viajamos no tempo continuamente, do passado ao presente, também estamos viajando pelo espaço sem parar.

Fica mais estranho. Objetos astronômicos dobram essa multidimensionalidade como um cobertor em volta de si. É por isso que a lua orbita a Terra e a Terra orbita o sol - como um mármore em volta de uma bola de boliche em um trampolim. Nosso mundo está se espalhando pela parte do tempo-espaço envolto em torno da massa mais densa do sistema, e está nos levando para o passeio. Experimentamos esse movimento como gravidade.

Então, de acordo com a relatividade geral, um homem não cai porque a gravidade o puxa para o chão, mas porque a Terra está sempre viajando continuamente no espaço-tempo curvado. Se fosse plano, o homem poderia flutuar no ar até chegar ao próximo telhado. Em vez disso, ele segue essa trajetória distorcida até o chão parar. A ilustração aproximada aqui (que não é totalmente dimensionada) tenta mostrar instantâneos desse processo.

Maluco, eu sei ... mesmo que pudéssemos entender. Quando foi verificado pela primeira vez, três anos depois, até colegas cientistas tiveram que admitir que a teoria era inescrutável! Essa primeira verificação mostrou que mesmo a luz de estrelas distantes se curva ao redor do sol enquanto viaja pelo universo para nos alcançar.

Com essa teoria, esse estupendo experimento mental apoiado em 10 equações de campo impenetráveis, Einstein previu vários fenômenos astrofísicos quando ninguém tinha os instrumentos para provar que existiam.Agora, considere a recente conversa do TED de Allan Adams sobre uma descoberta feita no observatório LIGO em setembro de 2015. Os detectores do observatório captaram o som das ondas gravitacionais produzidas por dois buracos negros ao colidirem em uma galáxia distante 1.3 bilhão anos atrás. As equações de Einstein calcularam que, quando as estrelas que estão morrendo colapsam ou colidem, elas ondulam o espaço-tempo, criando ondas gravitacionais. As ondas ouvidas no LIGO ondularam através da Terra, finalmente anunciando sua existência para nós.

Os físicos estavam em êxtase, e eu simplesmente não conseguia entender o porquê - até ler sobre a relatividade geral. Cem anos depois, e a visão matemática do mundo de Einstein ainda está correta.

Será que vai durar mais cem? Bem ... o espaço-tempo dirá.


O Erro de Einstein (Setembro 2021)



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