Mistérios do Universo: Relatividade Restrita

Relatividade Restrita

Este artigo foi escrito por Krzysztof Bolejko da Universidade de Sydney. Ele foi originalmente publicado por The Conservation.

Cem anos atrás, em novembro de 1915, Albert Einstein apresentou à Academia Prussiana de Ciências sua nova Teoria da Relatividade Geral. É justo dizer que a teoria acabou por ser um grande sucesso.

A relatividade geral foi construída sobre a relatividade especial de Einstein, que forneceu soluções para alguns dos maiores enigmas da física teórica do século 19.

Portanto, a fim de apreender o sentido e significado da relatividade geral, vale a pena refletir sobre o estado da física no século 19 para ver como Einstein veio a perceber que o espaço, o tempo e a geometria não são absolutos, mas dependem do ambiente físico.

A beleza da invariância

No século 17, Isaac Newton desenvolveu um conjunto de equações que descrevem as propriedades físicas do mundo que nos rodeia. Essas equações foram muito bem sucedidas, desde a descrição do voo de uma bala de canhão ao o movimento dos planetas.

Elas também tinham uma propriedade muito atraente: todos os observadores, independentemente de eles estarem se movendo ou não - ou seja, independentemente de qual referencial "inercial" eles estão - são equivalentes quando no que diz respeito a descrição do mundo em torno deles. Então, dois indivíduos que se deslocam em sentidos diferentes veriam os acontecimentos se desenrolarem da mesma maneira.

Apesar de formalmente estes indivíduos vêem as coisas de forma diferente – podemos dizer que algumas pessoas veriam as coisas se moverem da esquerda para a direita, enquanto que outras veriam elas moverem da direita para a esquerda – ainda assim a descrição fundamental do desenrolar dos acontecimentos permaneceria a mesma, e as leis da física derivadas por estes indivíduos teriam literalmente a mesma forma.

Mas, no século 19, as pessoas começaram a perceber que nem tudo joga de acordo com esta regra.

Problemas com o eletromagnetismo

O século 19 foi uma época de amplo estudo dos fenômenos da eletricidade, magnetismo e luz. Em 1865, James Clerk Maxwell publicou um conjunto de equações que todos esses fenômenos combinados em um único fenômeno chamado "eletromagnetismo".

Logo após a descoberta de Maxwell, as pessoas perceberam que há algo estranho quando se trata de suas equações. Sua forma muda quando passamos de um referencial inercial para outro. Assim, um indivíduo que não está se movendo pode observar distintamente diferentes fenômenos físicos do que uma pessoa que está se movendo.

Toda a beleza da invariância e irrelevância dos observadores que tínhamos se acostumado na física newtoniana tinha ido embora. Agora parecia que alguns quadros eram preferíveis a outras pessoas quando ele veio para descrever eventos na natureza.

Em seguida, na virada do século 20, uma nova transformação matemática foi descoberta e poderia preservar a estrutura das equações de Maxwell quando se deslocam de um quadro para outro. Embora muitas pessoas contribuíram para esta descoberta, ela ficou conhecida como "transformação de Lorentz".

A transformação de Lorentz era diferente do padrão de transformação inerciais que tinha sido usados na física newtoniana. Em física newtoniana, comprimento e tempo são absolutos, de modo que o comprimento de um objecto numa trama é o mesmo que o comprimento de um objeto refletido no outro quadro. Além disso, o tempo passa, da mesma forma em um quadro como no outro quadro.

No entanto, se tomada literalmente, a transformação de Lorentz implica que o tempo e comprimento, efetivamente, mudam, dependendo do quadro de referência que se encontra.

Princípio da relatividade

Isso teve perguntando Einstein se a transformação que preservou a estrutura das equações de Maxwell era apenas um truque de matemático ou se havia algo fundamental sobre isso. Ele queria saber se o tempo e o espaço eram absolutos, ou se o princípio de invariância das leis da física deve ser primordial.

Em 1905, Einstein decidiu que é a invariância das leis da física que deve ter o status mais alto, e postulou o princípio da relatividade: a de que todos os referenciais inerciais são equivalentes, o movimento do observador (com velocidade constante) é irrelevante, e que todas as leis da física devem ter a mesma forma em todos os referenciais inerciais.

Quando combinado com o eletromagnetismo, este princípio exigiria que a transformação de um referencial inercial para outro deve ter uma estrutura da transformação de Lorentz, o que significa que o tempo e o espaço não são absolutos e alteram suas propriedades ao mudar de um referencial inercial para outro.

E quanto a gravidade?

Em 1907, Einstein percebeu que sua teoria não estava completa. O princípio da relatividade era aplicável apenas aos observadores que se deslocam a uma velocidade constante. Ele também não se encaixava com a descrição da gravitação de Newton.

Einstein, sendo um oficial no escritório patentes, não teve acesso a equipamentos de laboratório. Para compensar, ele teve que envolver-se em experiências de pensamento. Ele considerou vários cenários em sua cabeça e trabalhou através deles passo a passo.

Estes experimentos mentais mostrou-lhe que a gravidade não é diferente de aceleração. Então, de pé parado na Terra se sente da mesma forma como em pé em um foguete acelerando em um 1 G constante.

Ele também mostrou que o observador acelerado observa que propriedades geométricas fundamentais mudam. Por exemplo, que o número π (uma constante matemática) já não podia ser definido como uma proporção da circunferência de um círculo com o seu diâmetro.

Portanto, não foi apenas o tempo e o espaço que perderam seu sentido absoluto, mas Einstein percebeu que também geometria em si não era absoluto e pode ser suscetível às condições físicas.

O caminho para a relatividade geral

Todo este raciocínio Einstein convencido que a geometria do espaço-tempo e os processos físicos que ocorrem no espaço-tempo são relacionados uns com os outros e que se pode afetar o outro.

Também o levou a uma conclusão surpreendente: o que percebemos como a gravidade é apenas uma consequência do movimento através do espaço-tempo. Quanto maior a curvatura do espaço-tempo mais forte é a gravidade.

Einstein levou oito anos para encontrar a relação entre a geometria do espaço-tempo e física.

As equações que ele apresentou em 1915 não só levou a uma interpretação completamente diferente dos acontecimentos ao nosso redor, mas também forneceu uma explicação para alguns fenômenos desconcertantes ou ainda a serem descobertos: a partir da órbita anômala do planeta Mercúrio, através do desvio da luz pelo gravidade do Sol, para prever a existência de buracos negros e universo em expansão.

Foi uma estrada esburacada da física Newtoniana à Relatividade Especial e, em seguida Geral. Mas cada passo, impulsionado por uma visão de Einstein, levou inexoravelmente para uma imagem do universo que persiste até hoje.

Science Alert

Viagens no tempo são reais? Se sim, poderia um viajante do tempo mudar o passado?.

Pra começo de conversa, devemos fixar o pensamento de que o passado é fixo. Nossa história sempre aconteceu da maneira como nós lembramos que aconteceu, certo? Mas como sabemos de certeza se essa premissa é verdadeira? Se as viagens no tempo forem possíveis, viajantes do tempo poderiam voltar no tempo e mudar as coisas o tempo todo? Se sim, isso poderia afetar o futuro? Nós podemos dizer de certeza ou não se isso pode acontecer?

Um bom número de peritos sobre viagem no tempo — nenhum dos quais realmente viajou no tempo (Ou se fizeram, eles escondem muito bem o segredo!) — responderam esses questionamentos.

Primeiro de tudo, é realmente difícil de saber de uma maneira ou outra, porque "presumivelmente, quando um viajante do tempo muda o nosso passado, isto também instantaneamente mudaria nossas lembranças do passado a fim de torná-las coerentes com o passado de 'novo'," diz Christian Wüthrich, professor de filosofia e de estudos de ciência na UCSD. "Se as mudanças para o nosso passado ocorrerem instantaneamente e completamente consistentemente, por exemplo, envolvendo alterações de todas as memórias e registro do passado, então não poderemos saber isso de certeza."

Mas segundo os especialistas, existem alguns pormenores nos quais você pode provar que realmente ninguém pode mudar o passado quando e como quiser:

Viagens no tempo são impossíveis

Isso foi dito muitas vezes, por muitos peritos. Como Jon Thaler, um professor de física da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign, disse: "o problema é que não sabemos como construir uma teoria que permite viajar no tempo. Sem uma teoria, é difícil saber quais fenômenos procurar."

Thaler escreveu uma seção de viagem no tempo para o Usenet FAQ em física, em que ele explica que a teoria da relatividade poderia permitir "fechado relativos" que permitem a viagem no tempo — mas o famoso "paradoxo do avô" (em que você voltar e matar o seu próprio avô quando ele era bebê) prova que a coisa toda é impossível. Thaler diz:

"Em poucas palavras, parece que "fechados relativos"– jargão para a instalação física que permite viajar no tempo — são incompatíveis com a mecânica quântica." Isso é basicamente como os físicos interpretam o "paradoxo do avô", exceto que essa abordagem é mais quantitativa, "e, portanto, o tipo de situação que os físicos gostam de analisar."

Mesmo que a viagem no tempo fosse possível, não poderíamos mudar o passado de qualquer forma. Outra frase dita muito por alguns físicos.

Wüthrich diz que muitos filósofos da ciência assumem que o passado deve ser consistente, para evitar os paradoxos desagradáveis. Essas restrições de "coerência" significam que há apenas um passado, e ele é fixo. Portanto, diz o especialista em física quântica Todd Brun, "mesmo se você viajar de volta para o passado com a intenção de mudar a história, acontecimentos conspirarão para forçá-lo a manter o curso da história, ao invés de se conformar com ela (e a história já deveria incluir a presença de viajantes do tempo).

Huggett, um professor de filosofia na Universidade de Illinois em Chicago, acrescenta:

Agora não está claro o que isso poderia significar ao mudar o passado. Dizer que algo muda é dizer que isso era uma coisa em um certo tempo e dizer que foi outra coisa em outro tempo, certo? Então, nessas circunstâncias, você poderia mesmo ter mudado o passado? Isso parece exigir que ontem foi, primeiramente, de uma forma e depois de outra. Mas em nosso caso, o viajante do tempo chegaria naquele dia e então a primeira opção nunca aconteceu, e então o passado não foi alterado pela sua chegada — novamente, porque não fez com que algo diferente acontecesse.

How do we know time travelers aren't constantly changing the past?

A alternativa a esta noção é que, toda vez que você viaja no tempo e muda as coisas, você está criando um novo universo, de acordo com a teoria de "muitos mundos" de Hugh. Esta nova realidade ainda teria um passado coerente, que todo mundo se lembraria da mesma maneira — mas seria um passado que resultou das mudanças do viajante do tempo.

Diz Brun:

Podem haver múltiplos universos, uma vez que, alterar o passado faria com que uma ramificação de um multiverso. Isso soa como uma coisa estranha ou fictícia, mas temos que levar a sério na mecânica quântica, onde uma das principais interpretações da teoria é a chamado imagens de "Muitos mundos", na qual cada evento quântico cria ramificações de universos. Mas mesmo neste caso, não ainda não se pode voltar e mudar a história do próprio universo.

É possível viajar no tempo?

Você só pode ser capaz de viajar até o ponto onde a primeira máquina do tempo foi inventada.

A menos que alguém tenha inventado uma máquina do tempo e ainda não conhecemos ele, isso significaria que estamos seguros. Explica Vanderbilt University Professor de física Thomas J. Weiler:

Tempo de viagem para o passado, se possível, poderia serem possíveis só voltando até o momento da inveção primeira máquina do tempo. Desde o passado, nossa civilização não possuiu uma máquina do tempo, então ele é imutável, considerando que o passado das civilizações mais avançadas pode ser mutável.

Não vemos viajantes no tempo se exibindo por aí!

A única clara forma de saber se viajantes do tempo existem e mexem com o passado seria se eles se gabassem. Que, como humanos, eles provavelmente o fariam. Diz Huggett:

Suponhamos que amanhã você volta no tempo 2 dias (ou seja, a ontem) e sensacionalmente você aparece na televisão nacional, fazendo previsões corretas sobre hoje. Seria bem conhecido hoje que seu eu futuro realmente tinha afetado o passado.

Embora, mesmo assim, não sabemos com certeza se estes viajantes do tempo prepotente realmente tinham mudado nada.

Haveria traços físicos

Dependendo do método de viagem no tempo as pessoas estavam usando, você esperaria ver certos vestígios físicos, diz Huggett. No romance de Carl Sagan contato, viagem no tempo é possível usando um caminho no espaço-tempo que leva para o passado. De acordo com Huggett, este tipo de buraco de minhoca "requer formas exóticas de matéria para mantê-li aberto, e que podem ser detectáveis." Além disso, há a questão da conservação da energia — quando você aparecer no passado, você não vai ser formado a partir de matéria e energia que já estavam lá, mas em vez disso você vai basicamente ser importar energia do futuro.

Isso poderia criar traços que podem ser detectáveis — se alguém realmente estivesse nos visitando em nossa era. Então em resumo, os resultados das viagens no tempo seriam imperceptíveis para aqueles de nós que estão presos no tempo linear, mas os métodos de tempo de viagem provavelmente deixariam alguns vestígios.

O casamento da causa e efeito mudaria as leis de probabilidade

Se alguém pudesse voltar atrás e mudar o passado, isto pode significar que os efeitos precedem as causas, diz Brum. E que, por sua vez, pode significar que ia correr tudo às avessas, levando a inconsistências lógicas que nós podemos muito bem notar. Brun explica:

A mistura de causa e efeito podem fazer eventos que antes eram improváveis muito mais prováveis. Então se de repente encontramos as leis do acaso violando nossas estimativas de senso comum da probabilidade, isso pode significar que viagens no tempo estão acontecendo nas proximidades. Em princípio, isto significa que poderíamos detectar de antemão a existência de máquinas do tempo — talvez mesmo antes de serem construídas! Mas é difícil saber exatamente o que procurar.

História prova que eles não estão fazendo isso.

Pra fechar com chave de ouro, uma última palavra com o Professor de Física Universidade Harvard Gary Feldman: "se os viajantes do tempo estão mudando constantemente o passado, eles não são muito bons nisso. Por que eles não evitaram duas guerras mundiais desastrosas e sem sentido no século passado?"

Há um monte de idéias interessantes em física, especialmente na física moderna. A matéria existe como um estado de energia, enquanto as ondas de probabilidade se espalham por todo o universo. A própria existência, por exemplo, pode existir apenas como vibrações microscópicas e cordas trans-dimensionais. Aqui estão algumas das mais interessantes dessas idéias, a meu ver, na física moderna (em nenhuma ordem particular). Alguns são teorias desabrochadas, como a relatividade, mas outras são princípios (pressupostos nas quais as teorias são construídas) e algumas são conclusões feitas por quadros teóricos existentes. Todas, no entanto, são muito estranhas.

• 1- Onda dualidade partícula

A dualidade onda partícula é um princípio na qual diz que a matéria pode se comportar como onda ou como partícula ao mesmo tempo.

Matéria e luz têm propriedades de ambas as ondas e partículas simultaneamente. Os resultados da mecânica quântica deixam claro que Propriedades de partículas de como as ondas apresentam exposição de onda, dependendo da experiência específica. A física quântica é, portanto, capaz de fazer descrições de matéria e energia com base em equações de onda que se relacionam com a probabilidade de uma partícula existente em um determinado ponto em um determinado momento.

Teoria da relatividade de Einstein é baseada no princípio de que as leis da física são as mesmas para todos os observadores, independentemente de onde eles estejam localizados ou o quão rápido eles estão se movendo ou acelerando. Este princípio de senso aparentemente comum prevê efeitos localizados na forma de relatividade especial e define gravitação como um fenômeno geométrico em forma de relatividade geral .

6 provas da relatividade em nosso cotidiano.

• 3 - Probabilidade Quântica e o Problema da Medição

O Gato de Schrödinger é a mais famosa analogia quântica para descrever o fenômeno da medição.

A física quântica é definida matematicamente pela equação de Schrödinger, que descreve a probabilidade de uma partícula ser encontrada em um determinado ponto. Essa probabilidade é fundamental para o sistema, e não apenas um resultado da ignorância. Uma vez que a medição é feita, no entanto, você tem um resultado definitivo.

O problema da medida é que a teoria não explica completamente a forma como o ato de medir realmente faz com que esta mudança aconteça. As tentativas para resolver o problema levaram a algumas teorias intrigantes.

A interpretação de Copenhagem e o Gato de Schrödinger

• 4 - Princípio da Incerteza de Heisenberg

O física Wermer Heisenberg e a famosa equação da incerteza. Créditos: Física Radical

Por exemplo, mais precisamente, se você medir o momento de uma partícula, menos preciso será a medida da sua posição. Novamente, na interpretação de Heisenberg este não era apenas um erro de medição ou limitação tecnológico, mas um limite físico real.

• 5 - Entanglement & Não-localidade quântica

Na teoria quântica, certos sistemas físicos podem tornar-se "enroscados", o que significa que seus estados estão diretamente relacionados com o estado de outro objeto em outro lugar. Quando um objeto é medido, e a função de onda de Schroedinger colapsa em um único estado, o outro objeto cai em seu estado correspondente ... não importa o quão longe os objetos estejam (ou seja, não-localidade).

Einstein, chamou este entrelaçamento quântico "ação fantasmagórica à distância", iluminando este conceito com o seu Paradoxo EPR.

O que é Entrelaçamento Quântico

• 6- Teoria do Campo Unificado (Teoria de Tudo)

A Gravitação Quântica pretende unir todos os campos conhecidos da física.

Teoria do campo unificado é um tipo de teoria que vai sobre a tentativa de conciliar a física quântica com a teoria da relatividade geral de Einstein. A seguir, temos alguns exemplos de teorias específicas que se enquadram sob o título de teoria do campo unificado:

Gravidade Quântica
Teoria das Cordas / teoria das supercordas / M-Theory
Grande Teoria Unificada (GUT)
Circuito de Gravidade Quântica
Teoria de Tudo
A supersimetria

• 7- O Big Bang

Quando Albert Einstein desenvolveu a Teoria da Relatividade Geral, que previu uma possível expansão do universo. Georges Lemaitre pensou que isso indicava que o universo começou em um único ponto. O nome "Big Bang" foi dado por Fred Hoyle enquanto zombava da teoria durante uma transmissão de rádio. Ironicamente, o nome acabou "pegando" e é usado até hoje!

Em 1929, Edwin Hubble descobriu um redshift (desvio para o vermelho) de galáxias distantes, o que indica que elas estavam se afastando da Terra. Radiação cósmica de fundo em microondas, descoberta em 1965, apoiou a teoria de Lemaitre.

• 8- Matéria escura e energia escura

Do outro lado das distâncias astronômicas, a única significativa força fundamental da física é a gravidade. Astrônomos descobriram que seus cálculos e observações não combinavam muito bem, apesar de tudo.

Uma forma despercebida da matéria, chamada matéria escura , foi teorizada para corrigir isso. A evidência recente suporta a matéria escura.

Outro trabalho indica que pode existir uma energia escura, também.

As estimativas atuais são de que o universo tem 70% de energia escura , 25% de matéria escura, e apenas 5% do universo é matéria visível ou energia!

O lado negro do Universo: Onde estão os outros 95 % do Universo.

• 9 - Consciência Quântica

Na tentativa de resolver o problema da medição na física quântica (veja acima), os físicos com frequência correm para o problema de consciência. Embora a maioria dos físicos tentar contornar a questão, parece que há uma ligação entre a escolha consciente de experimento e os resultados do experimento.

Alguns físicos, principalmente Roger Penrose, acreditam que a física atual não pode explicar a consciência, e que a própria consciência tem um link para o mundo quântico estranho.

• 10 -Princípio antrópico

Mostra evidências recentes que eram o universo apenas ligeiramente diferente, ela não existiria tempo suficiente para qualquer vida para se desenvolver. As probabilidades de um universo que pode existir em são muito pequenas, com base na oportunidade.

Em Física e Cosmologia, o Princípio antrópico estabelece que qualquer teoria válida sobre o universo tem que ser consistente com a existência do ser humano. Em outras palavras, o único universo que podemos ver é o universo que possui seres humanos.

O princípio antrópico, apesar de intrigante e antropocêntrico, é mais uma teoria filosófica do que física. Ainda assim, o princípio antrópico representa um quebra-cabeça intelectual intrigante.

About Physics

Este ano, a Teoria da Relatividade Geral completa 100 anos e depois de um século, ela ainda fascina.

A famosa teoria, publicada por Einstein em 1915, continua a ser o alicerce sobre o qual a compreensão dos cientistas sobre a origem e evolução do universo descansa. Ela continua a inspirar a investigação sobre algumas das perguntas não respondidas mais fundamentais da física e da astronomia.

Teoria da Relatividade Geral 100 anos. Créditos: Felipe Sérvulo

A natureza da gravidade

A relatividade geral acrescenta a gravidade na a teoria da relatividade especial, que Einstein publicou em 1905 na qual lhe rendeu um Nobel. A relatividade especial postula que as leis da física são as mesmas para todos os observadores não inerciais, e que a velocidade da luz no vácuo nunca muda, mesmo se o observador ou a fonte de luz estiverem em movimento.

A relatividade especial estabeleceu a relação entre energia e massa, na equação mais famosa da história: E = mc ². ("E" é a energia; "m" é a massa, e "c" ou "celeritas" é a velocidade da luz no vácuo - aproximadamente 300.000 km/s ou 1.800.000 km/h). A teoria também unificou o espaço e o tempo em uma quarta dimensão chamada de "espaço-tempo".

A relatividade geral expandiu esta última ideia, explicando que a matéria distorce o espaço-tempo. Essa é nova e magnífica versão da gravidade. Mas ela não veio para Albert Einstein tão facilmente; ela ganhou um certo caminho para ele em mais de uma década de pensamento intenso e árduo trabalho.

Diagrama mostrando a curvatura do espaço tempo de diferentes corpos. Na esquerda, de cima para baixo, temos o Sol, uma anã branca e uma estrela de nêutrons. Na direita, temos a maior curvatura existente: a de um buraco negro, onde nem mesmo a luz pode escapar.

"Ele teve que refazer seus passos. Ele propôs coisas que ele posteriormente retraídos. Mas ele manteve em curso", disse Blandford. "Ele não era guiado por idéias matemáticas ou técnicas matemáticas Ele foi orientado em primeiro lugar, pela intuição física;. Que extraordinariamente poderosa intuição física que lhe servira tão bem no passado não deixá-lo aqui para baixo."

É um poderosa e radical Teoria - e tem resistido ao escrutínio intenso por um século, disse Blandford, no seu artigo de revisão especial publicado online (5 de março) na revista Science.

A Confirmação da Teoria

A relatividade geral prevê que a luz terá uma trajetória curva em torno de um objeto de grande massa, como um aglomerado de galáxias, o que distorce o tecido do espaço-tempo de forma significativa.

Este foi de fato observado; astrônomos usam rotineiramente "lentes gravitacionais" para estudar as fontes de luz distantes. Na verdade, em menor escala, o fenômeno ainda ajuda os caçadores de planetas busca de mundos além do sistema solar da Terra. ( Exoplanetas às vezes podem ser detectados através de estudos dos seus sistemas estelares que dobram a luz dos objetos de fundo).

6 provas da Teoria da Relatividade em nosso cotidiano.

Peculiaridades na órbita de Mercúrio em torno do Sol também voltam-se a relatividade geral. "Ele explicou a precessão anômala do periélio de Mercúrio, ou a rotação da linha que une o sol até o ponto de maior aproximação do planeta", explicou Blandford no artigo de revisão da Science . "Einstein usou a relatividade geral para explicar a discrepância ~ 10 por cento na precessão atribuível às forças gravitacionais dos outros planetas, ~ 43 segundos de arco por século. O acordo de hoje é melhor do que 10 ^-4 . "

Outros tipos de evidências observacionais também têm ajudado a colocar a relatividade geral em base firme.

"Fizemos testes em muitas, muitas maneiras diferentes", disse ele. "Eu acho que é justo dizer que não há nenhuma medida credível ou observação que faz com que se duvide-lo dentro de seu domínio de aplicabilidade."

A confirmação observacional da Teoria da Relatividade Geral de Einstein foi confirmada com um Eclipse visto aqui mesmo no Brasil em 29 de maio de 1919.

Duas expedições foram organizadas pela Royal Astronomical Society para a observação desse fenômeno. Uma delas, chefiada pelo astrônomo Andrew Crommelin veio para Sobral (CE), cidade com 2.000 habitantes na época. Uma outra, chefiada por Eddington, que se dirigiu para a Ilha do Príncipe, localizada na costa atlântica da África, nas proximidades da Guiné Equatorial.

Esses eram os locais apontados pelos cálculos astronômicos como aqueles que apresentariam as melhores condições para a observação do fenômeno. Na Ilha do Príncipe o mau tempo prejudicou o trabalho. Na hora do eclipse o céu estava bastante nublado, fazendo com que apenas duas das várias fotografias efetuadas apresentassem imagens de estrelas. Em Sobral as condições meteorológicas foram muito melhores. Foram obtidas sete boas imagens do fenômeno.

Imagem do eclipse solar de 29 de maio de 1919, foto obtida em Sobral. As linhas verdes marcam as posições das estrelas usadas para a verificação da Teoria Geral da Relatividade

Um universo escuro

Albert Einstein, Edwin Hubble, e Walter Adams

A relatividade geral também implica que a grande maioria do universo é composto de coisas que os seres humanos não conseguem detectar diretamente ou (até o momento) compreender.

O estudo cuidadoso do movimento da matéria e da luz em todo o universo, revelou que a matéria "normal" por si sozinha não pode explicar os padrões de curvatura do espaço-tempo. De fato, as observações sugerem que apenas 4 ou 5 por cento do universo é composto de matéria atômica familiar, enquanto 25 por cento é a matéria escura e cerca de 70 por cento é a energia escura.

A matéria escura não emite nem absorve luz, fazendo com que sua existência só possa ser comprovada indiretamente através dos seus efeitos gravitacionais. A energia escura , entretanto, é uma força misteriosa que está associada com o espaço vazio e é pensado para ser responsável pela aceleração da expansão do universo.

Em 1917, Einstein inseriu um termo chamado de " constante cosmológica" na relatividade geral, como uma força repulsiva que iria contrariar a gravidade e alcançar um universo estático (que era a visão predominante da natureza do universo na época). Após as observações do astrônomo Edwin Hubble, em 1929, mostrou-se que o universo está em expansão, na verdade, Einstein abandonou a constante cosmológica, alegadamente, considerando-o "maior erro" de sua vida.

Mas parece que a Constante cosmológica de Einstein não era uma ideia tão ruim, uma vez que os astrônomos atuais estão com seus olhos voltados para a energia escura.

"Por que está acelerando o universo? A possibilidade mais estudada é que a constante cosmológica (ou equivalentemente, a energia do vácuo do espaço vazio) está dirigindo aceleração cósmica", escreve Spergel no artigo da Science. "Outra possibilidade é que existe um campo escalar em evolução, que preenche o espaço (como o campo de Higgs ou o campo de inflação que levou à rápida expansão no início do universo). Ambas as possibilidades são agrupadas na 'energia escura'.

"Porque todas as evidências para a energia escura usam as equações da relatividade geral para interpretar as nossas observações de expansão e evolução do universo, uma conclusão alternativa é que uma nova teoria da gravidade é necessária para explicar as observações", acrescenta. "As possibilidades incluem teorias de gravidade modificadas com dimensões extras."

O futuro

A relatividade geral deve continuar a moldar os esforços dos físicos, cosmólogos e astrônomos em um futuro distante. Ela dará a base teórica para futuras naves espaciais que poderão cruzar o espaço tempo ou até mesmo dobrá-lo, como vemos em Star Trek. Além disso, a teoria será base para entender melhor todo o Universo.

Por exemplo, os pesquisadores vão continuar a usar a teoria para obter uma melhor compreensão dos buracos negros, buracos de minhoca, estrelas de nêutrons e outros corpos celestes e fenômenos. Os cientistas também vão continuar investigando a natureza da energia escura e matéria escura, em um esforço para compreender o universo nas escalas mais amplas.

Por último, e talvez o mais empolgante, os pesquisadores vão continuar a tentar unificar a relatividade geral com a mecânica quântica, para se casar com o mundo do muito grande com a do muito pequeno. Esta é a "GRANDE e ANSIADA teoria de tudo que "iludiu físicos até agora.

Referências:

Eclipse Solar em Sobral - UFPI

Space.com - (Adaptação)

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