A Teoria da Relatividade
Jornada nas Estrelas é um exemplo clássico de ficção científica que explora a Teoria da Relatividade. No episódio da Série Clássica “Amanhã é Ontem” da primeira temporada, podemos ver viagem no tempo, velocidades superiores à da luz e algumas referências à buraco negro. Então isso nos leva a questionar: a viagem no tempo é possível? Para o passado? Para o futuro? A velocidade da luz é o limite da natureza? Veremos que a Teoria da Relatividade nos dá pistas para nossas perguntas. As ideias que constituem a teoria da relatividade são remotas em relação às nossas experiências cotidianas e sua compreensão requer um esforço de imaginação de nossas mentes.
A Teoria da Relatividade publicada pelo físico Albert Einstein é dividida em duas partes: Relatividade Especial (ou Relatividade Restrita) e Relatividade Geral. A primeira coisa que deve se ter em mente quando fala-se de Relatividade são os seus conceitos mais fundamentais, de que quando um objeto viaja na velocidade da luz ocorrem três fenômenos: sua massa é aumentada, seu comprimento é encurtado e seu tempo torna-se lento. E o valor da velocidade da luz é sempre o mesmo, qualquer que seja a posição do observador. Então você se pergunta: quanto vale a velocidade da luz? Ela é denotada pelo símbolo c, que significa celeridade. Celeridade é a rapidez da luz, cujo valor é de 300.000 km/s ou 1.080.000.000 km/h.
Relatividade Restrita
A Relatividade Restrita foi construída pelas contribuições de muitos cientistas, dentre eles Lorentz e Poincaré. Estudando a Física de sua época, Einstein concluiu que não é possível medir a velocidade absoluta de nenhum referencial inercial. Referencial inercial significa não acelerado. Não somente com a velocidade da luz isto ocorre, mas em pequenas velocidades, quando afirmamos que estamos parados, não é uma afirmação absoluta. Em relação ao solo estamos parados, mas em relação à Marte, por exemplo, estamos em movimento devido a rotação da Terra e a sua viagem em torno do Sol.
Baseando-se nos conhecimentos sobre a relatividade de Galileu e a gravitação de Newton, Einstein começou a perceber relações e desconexões entre as teorias, o que o fez formular uma nova teoria. Mas o que mais intrigou Einstein foi o desentendimento existente entre as leis de Newton da mecânica e as leis de Maxwell do eletromagnetismo. As leis de Newton sugerem que não existem coisas tais como movimento absoluto, apenas importando o movimento relativo. Mas a teoria de Maxwell parecia sugerir que o movimento é absoluto. Um fato importante é que dentro de um veículo sem janelas não saberíamos se estaríamos em repouso ou em movimento, os objetos dentro do veículo se comportam sempre da mesma maneira, em movimento ou em repouso: o café derramando na xícara, um pêndulo oscilando, a propagação da luz... o primeiro postulado da relatividade significa que nenhum experimento, mecânico, ótico ou elétrico jamais revelou o movimento absoluto.
Viagem no Tempo
Uma consequência da Relatividade Restrita é a viagem dos gêmeos (ou paradoxo dos gêmeos), em que pode ser interpretada da seguinte maneira: uma cientista de uma agência espacial chamada Erika, tinha sido escolhida para compor a tripulação de uma missão de pesquisa em um sistema solar situado a 20 anos-luz do nosso. Erika tem uma irmã gêmea idêntica chamada Sylvia que não é astronauta e ficou na Terra. Coincidentemente, o evento “partida da espaçonave de Erika da Estação Orbital Internacional”, em órbita da Terra, ocorre no dia em que as gêmeas fazem aniversário de 30 anos.
Viajando a 0,8 c (0,8 vezes a velocidade da luz), o evento “chegada de Erika ao outro sistema solar,” ocorrerá quando Sylvia fizer 55 anos. Todavia, do ponto de vista de Erika, a situação é muito diferente. Ela estará completando apenas 45 anos de acordo com o calendário de seu relógio de pulso (igual ao da nave) quando a espaçonave chegar ao sistema solar vizinho. Após dois meses de intensa pesquisa, a tripulação faz meia volta e retorna à Terra. Mais 15 anos se passarão para Erika até ela reencontrar sua família em um espaço-porto, quando estiver com 60 anos de idade. Mas sua irmã terá, então, 80 anos.
Embora a viajante envelheça menos do que os que ficam na Terra, isso não significa que seu ciclo vital tenha sofrido alteração, seus batimentos cardíacos continuam os mesmos quando medidos por alguém a bordo da nave, seu cabelo cresce da mesma maneira como na Terra, etc. Para a Erika, o tempo passa normal. Para Sylvia o tempo também passa normalmente. O que acontece é que Erika experimentou velocidades muito altas (bem próximas à da velocidade da luz), e o espaço a sua volta tem características diferentes que o espaço de Sylvia (na Terra) a velocidades baixas. Desta forma, o tempo também possui características diferentes quando Erika viaja a uma velocidade muito alta: o tempo passa de forma diferente que na Terra. Isto acontece porque o tempo não é universal, ou seja, ele não é igual em todos os lugares do universo. O tempo é relativo.
