sábado, 20 de janeiro de 2018

Teoria da Relatividade Especial

A propósito do pressuposto de que a explicação mais simples é a mais verdadeira



Einstein elaborou uma teoria a que chamou da Relatividade Especial. Esta teoria analisa as consequências teóricas do movimento uniforme (em linha recta e com velocidade constante). Dito assim, parece simples-simples, mas na verdade leva a consequências (previsões) que contradizem, ou que são absurdas, do ponto de vista do senso-comum. Nesse sentido, ironicamente, Einstein sugeriu que o senso-comum mais não é do que o conjunto de preconceitos que vamos coleccionando até aos 18 anos de idade.

Ao contrário do que muitas vezes se pensa, o paradigma científico já não é o de Newton. A visão do mundo implicada pela teoria de Newton (pelas suas hipóteses e previsões com base nelas), implicava, por sua vez, a existência de um espaço e de um tempo, independentes entre si, e absolutos em si mesmos (que o espaço, por exemplo, fosse idêntico para qualquer observador; na verdade, o espaço deveria ser como que um grande "continente" onde caberiam vários "conteúdos", mas o "continente" seria sempre o mesmo - tal como acontece com uma caixa onde posso pôr um rato, ou uma maçã, e a caixa mantém sempre as suas dimensões, etc.). De modo geral, tudo isto coincide com aquilo que podemos observar da natureza e, por isso, não colide com o senso-comum: o universo e as coisas nele são o que são, independentemente do observador. Esse espaço e este tempo seriam, por isso, absolutos.

Ora, é precisamente esta visão newtoniana do mundo, bem ao jeito daquilo que nós já pensamos do universo, que a Teoria da Relatividade Especial vem derrubar.

Na verdade, diz Einstein, o mundo de Newton só existir de uma perspectiva divina, para a qual não houvesse sucessão, mas do ponto de vista humano não temos acesso a qualquer "perspectiva divina" que nos revelasse um espaço e um tempo absolutos. A única coisa que podemos fazer é medir as coisas da nossa perspectiva e comparar essas medições com as de outros observadores. O espaço e o tempo são, portanto, ambos relativos: não são coisas em si, imutáveis, nem são independentes um do outro, mas, pelo contrário, estão indissoluvelmente urdidos num tecido "espaço-tempo". Einstein vinha, de certo modo, transpor para a ciência as conclusões da filosofia categorial de Kant. O irónico é que Kant elaborou a filosofia categorial numa tentativa de acomodar à filosofia as conclusões científicas de Newton, as quais eram agora derrubadas por Einstein que, por sua vez, traduzia em equações matemáticas as conclusões kantianas.

O resultado desta visão, à qual se chama Relatividade Especial, é que o mundo físico é o que é sempre por referência a um observador. A relatividade do mundo físico é irredutível. Mas se o mundo é, por assim dizer, matematicamente relativo, é preciso saber "relativo a quê?" Não basta dizer "ao observador", porque se há medições diferentes que podem ser comparadas entre observadores, é preciso um denominador comum. Ora, esse denominador comum é o movimento uniforme da luz. Assim, postula a teoria, que a velocidade da luz no vácuo será sempre a mesma para todos os observadores, independentemente do seu movimento - na verdade, independentemente seja do que for. Isso significa que a velocidade da luz é uma constante universal - na verdade, a única constante fixa e inalterável, a única "constante" no verdadeiro sentido do termo. Assim, a teoria prevê que eenhum objecto possa viajar a uma velocidade maior que a da luz.

Ora, tudo isso significa que nenhuma informação pode viajar no universo a uma velocidade superior à da luz, e isto muda radicalmente a imagem do mundo conforma Newton a fazia. Por exemplo, se o Sol desaparecesse neste momento e, portanto, a sua gravidade deixasse de lá estar, isso não significaria que nesse preciso instante todos os planetas do sistema solar sairiam disparados: seria preciso esperar até que a informação do desaparecimento do sol chegasse até cada um dos planetas (lembremo-nos: não há pontos de vista absolutos, mas tão só relativos, de modo que a Terra só ficaria livre da gravidade do Sol quando tal informação lhe chegasse, mas esta informação não é instantânea, porque teria de viajar a uma velocidade não superior à da luz).

Einstein procurou resolver este problema durante 10 anos, até que, finalmente, o conseguiu. O resultado foi a Teoria Geral da Relatividade que considera o movimento não uniforme, precisamente, à luz da constante universal proposta pela Teoria Especial (o movimento uniforme da luz). Assim, Einstein explicou que a Gravidade não é uma força de acção instantânea, como pensava Newton, mas uma deformação no tecido "espaço-tempo" provocada pela presência de matéria.



Quando a teoria da Relatividade foi proposta não havia como testá-la empiricamente. Acontecia apenas que as suas explicações matemáticas eram mais simples e "económicas" (havia outras teorias coincidentes com as observações até ao momento, mas eram mais complicadas e envolviam mais operações matemáticas para explicar as mesmas observações). Para ser testada, a teoria precisava de produzir experiências replicáveis que testassem as suas previsões para além da aplicabilidade às observações já conhecidas.
Ou seja, não bastava que explicasse as observações e os fenómenos conhecidos - porque isso muitas outras também faziam. Era preciso que as suas previsões não previstas por outras teorias fossem verificadas. Isto não "provaria definitivamente a teoria", mas permitiria confiar nas suas previsões, sobretudo se algumas das suas previsões mais "estranhas" e "fora do senso-comum" fossem verificadas. E até agora a teoria tem, de facto, superado os testes. Espera-se que assim continue e seja substituída apenas quando alguém encontrar uma hipótese que permita explicar tudo o que esta explica, mas precisando de menos operações matemáticas.

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