Entendendo a Relatividade em absoluto. Parte II

Olá pessoal! Bom, tentarei explicar a segunda parte desse tópico de maneira mais didática ainda. Caso algo não seja entendido, não tenha vergonha de perguntar! Só pra lembrar, escrevo aqui como um amador, afinal, sou estudante de Biologia (e vocês sabem como, em geral, Biólogos "amam" Física).

Na última postagem, a gente viu a Relatividade Especial diz que as leis da ciência são as mesmas para qualquer observador se movimentando livremente. Porém, essa lei foi expandida para observadores que não estejam livres, mas presos em um campo gravitacional (como em um planeta). Isso se chama princípio da equivalência: De maneira geral, ele diz que você não saberia dizer se está parado em um planeta ou se movimentando em uma aceleração constante pelo. Como assim????
Imagine que você está em um elevador no espaço. Você não consegue ver o lado de fora. Como está no espaço, não há gravidade (nem em cima e embaixo) e você fica flutuando pelo elevador. Agora, imagine que o elevador começa a se movimentar com uma aceleração constante qualquer: vamos supur, 30 km/h2. Nesse momento, você bate com as pernas na direção oposta ao movimento, que passa a ser o seu "chão". Se você jogar algo, ele vai cair na direção do "chão". As coisas se comportarão como se você estivesse na Terra (ou seja, eu um lugar com campo gravitacional).

A mesma coisa aconteceria se você estivesse em um carro, de olhos vendados e a uma aceleração constante (imaginando que a pista fosse perfeita, sem buracos etc.). Não daria pra saber se você está com o carro estacionado ou se movendo com uma aceleração constante. Conseguiu perceber?

Agora que conseguimos entender o princípio da equivalência, ou seja, que não saberíamos diferenciar se estamos parados em algum lugar com gravidade ou viajando pelo espaço com aceleração constante, vamos entender como a gravidade afeta a passagem do tempo!

Imagine um foguete no espaço com uma pessoa em cada ponta. Esse foguete é imenso, tão grande que a luz demora 1 segundo para ir de uma ponta a outra. As pessoas têm relógios idênticos. A pessoa do teto começa a piscar uma lanterna em intervalos de 1 segundo. A pessoa da base demora 1s para receber o primeiro sinal (pq a luz demora 1s para atravessar o foguete), e também começa a receber o sinal de luz com intervalo de 1s. Até aqui tudo normal. Agora, vamos colocar o foguete pra funcionar!

Com o foguete com velocidade constante, como 500km/h, o cara do teto pisca a lanterna em intervalos de 1s na direção da base. Como o foguete está se movimentando, a luz demorará menos de 1s para atravessar o foguete, e chegará em menos de 1s no cara da base. Para o cara da base, o intervalo entre as luzes também será de 1s, pois a velocidade é constante e as piscadelas de luz demorarão o mesmo tempo para chegar do topo à base do foguete.

Porém, com a aceleração constante (vamos considerar a velocidade sempre aumentando), cada sinal enviado pelo cara do teto terá uma distância menor a percorrer. Então, o cara da base vai ver que os sinais não estão chegando em intervalos de 1s, conforme jura o cara do teto!

Se você entendeu até aqui, perfeito! Lembra-se que o Princípio da Equivalência diz que tanto faz se vc está no espaço em aceleração constante ou em um lugar com gravidade? Portanto, o mesmo vale se o foguete estiver paradinho na superficie da Terra! Isso mesmo! Quer dizer que o tempo, para o cara do teto do foguete, passa mais devagar do que para o cara da base, na superfície da Terra. Ou seja, se o cara do teto enviar sinais de luz com intervalos de 1s (de acordo com o relógio dele), o cara da base receberá os sinais com intervalos menores que 1s (de acordo com o relógio dele). Que bizarro!

Isso tudo quer dizer que, quanto menor o campo gravitacional, mais lentamente passa o tempo. E isso levou o surgimento do chamado Paradoxo dos gêmeos. De acordo com essa teoria, se você pegar gêmeos idênticos e deixar um na Terra e outro viajando na velocidade da luz pelo espaço, quando eles voltarem a se encontrar, o que estava na Terra será mais velho (porque o tempo passou mais devagar para o viajante)! Vale lembrar que estas distorções só ocorrem em velocidades muito rápidas, comparadas à velocidade da luz (ou seja, 300 mil Km/s).

Então, esqueça a idéia de tempo como sendo algo absoluto. Tanto o tempo quanto o espaço são entidades relativas. Na verdade, de acordo com essa Teoria da Relatividade Geral, o que existe é o chamado espaço-tempo, que é curvado por corpos com gravidade. Então, a Terra não gira em torno do Sol, e sim viaja pela curvatura no espaço-tempo gerada por ele!

Bom pessoal, eu sei que entender relatividade não é fácil (imagina escrever sobre ela - e sendo leigo!). Espero ter sido o mais didático possível. Caso vocês não tenham entendido nada, a culpa é totalmente minha; novamente, recomendo o livro "Uma Nova História do Tempo", que fala sobre este e muitos outros temas de forma simples e fascinante. Vale a pena conferir!
Abraços e até a próxima! =D

Entendendo a Relatividade em absoluto. Parte I

Antes de mais nada, gostaria de informar que falarei um pouco sobre o tema como um leigo. Certamente, um físico perceberá muitos detalhes ausentes ou simplificados. Mas o objetivo aqui é me fazer entender sobre um tema complicado, mas ao mesmo tempo fascinante. Mas porquê um estudante de Biologia falaria de Física Moderna???
Porquê a Física sempre me intrigou. Não estou falando dos cálculos de Energia cinética de um elevador em queda livre ou do trabalho realizado por uma força y. Estou falando da parte, na minha opinião, mais importante e que deveria ser o foco nas escolas: a teoria. "Porquê existe gravidade?", "Como nada se move mais rápido que a luz?", "O que é o magnetismo afinal?" foram perguntas que eu me fazia na escola (e muitas ainda não sei a resposta!).
Apesar de considerar a Física uma disciplina extremamente difícil, tanto pela matemática quanto pelas abstrações e contra-intuições, penso que os estudantes da vida são responsáveis pelo estudo da verdadeira complexidade; afinal, o que é uma partícula sem massa e dimensão em uma caixa isolada e sem atrito frente a uma célula ou a um organismo multicelular?
Brincadeiras à parte, tentarei abordar de uma maneira bem didática o que é a relatividade e algumas consequências interessantes. Praticamente tudo o que eu escrever aqui foi retirado de um brilhante livro de Stephen Hawking chamado "Uma Nova História do Tempo". Recomendo esse livro para qualquer um que deseje entender a beleza da física teória de uma forma lúdica e compreensiva.
Todo mundo lembra que praticamente qualquer coisa em Física depende do referencial. Imagine uma pessoa em um trem em movimento. Imagine ela arremessando uma bola na direção do movimento do trem. A que velocidade a bolinha foi arremessada? Para quem a arremessou do trem, certamente a velocidade é menor do que para alguém que estivesse fora observando, pois de fora a bolinha teria a velocidade do trem mais a velocidade do próprio arremesso. Então, a bolinha percorreu um espaço maior na visão do observador fora do trem do que de quem está no trem. Mas e se quem estava dentro do trem acendesse uma lanterna?
Com a luz, que se move a cerca de 300 mil Km/s, as coisas são diferentes. Para qualquer observador, a velocidade dela é fixa. É, isso é estranho. Quer dizer que a luz está se movendo a 300 mil Km/s tanto para quem está no trem quanto para quem está fora? Exatamente!
Lembra-se da primeira fórmula que aprendemos na escola? Velocidade = espaço percorrido / tempo. A velocidade da luz é fixa. Mas ela percorreu uma distância diferente; maior para quem estava vendo fora do trem e menor para quem estava vendo de dentro do trem. Então, para compensar a diferença no "espaço percorrido" da fórmula, o tempo deve ser diferente para cada observador. Ou seja, Mas que bizarro! É por isso que o tempo passou a ser relativo, ou seja, dependendo do observador.
A teoria de Einstein que explicou que a velocidade da luz é igual para qualquer observador (e outras coisas) chama-se Relatividade Especial. Na próxima postagem, tentarei explicar a teoria completa, ou Relatividade Geral.
Abraços pessoal =)