100 anos da comprovação da Teoria da Relatividade: pode cair no Enem?

Atualizado em 24/07/2020

Em abril de 2019, a ciência fez um grande avanço ao conseguir registrar a imagem de um buraco negro pela primeira vez na história. Recentemente, os astrônomos também conseguiram captar o som da colisão de dois buracos negros, registrar a imagem de um buraco negro engolindo uma estrela e ainda simular como um buraco negro distorce o espaço!

Nada seria possível sem os avanços científicos do século anterior, em especial do físico alemão Albert Einstein. A imagem do buraco negro confirmou mais uma vez a Teoria da Relatividade de Einstein, 100 anos após sua primeira comprovação que aconteceu durante um eclipse solar em terras brasileiras.

Desafio à física clássica

Nó século XIX, diante de tantos avanços físicos como a eletricidade, Albert Einstein decidiu desafiar um dos fundamentos da física clássica: a Lei da Gravitação Universal do inglês Isaac Newton. 

A teoria de Newton dizia que a gravidade era uma força causada pela massa dos objetos atraídos uns pelos outros e da distância entre eles. Quanto maior a massa do objeto maior a força de atração. Por isso, por exemplo, todos os seres vivos seriam atraídos pela Terra e os planetas, por sua vez, seriam atraídos em torno do Sol. 

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Entretanto, para Einstein, havia algo que não se encaixava na teoria de Newton: a velocidade da luz. Para ele, a velocidade da gravidade não poderia não mais rápida que a velocidade da luz. Com esse e outros questionamentos, Einstein começou suas pesquisas.

Teoria da Relatividade

A Teoria da Relatividade é dividida em duas partes: a Relatividade Especial ou Restrita, publicada em 1905, e a Teoria Geral da Relatividade, divulgada 10 anos depois. 

Os conceitos fundamentais da Relatividade Especial são a contração espacial e a dilatação temporal. “Ou seja, quando se viaja à velocidade da luz, na direção do movimento, as distâncias tornam-se menores e o tempo passa mais devagar”, explica o professor de física do Curso Poliedro, Venerando Santiago de Oliveira. 

Já na Relatividade Geral, Einstein traz outra explicação sobre a gravidade e cria o conceito de distorção do espaço-tempo. Em sua teoria, Einstein imaginou que as três dimensões (altura, profundidade e largura) e o tempo formam uma espécie de rede no universo, o que ele chamou de espaço-tempo. De acordo com sua teoria, essa rede se deforma de acordo com a massa dos objetos. 

A curvatura criada por elementos mais pesados, como o Sol, faz com que essa rede se curve para baixo, atraindo os planetas mais leves que o Sol para seu redor. Para Einstein, é essa curvatura que cria a força que chamada de gravidade e determina a movimentação dos planetas.

100 anos da comprovação

Ao confirmar as novas teorias, a gravidade não seria mais uma força de atração entre os corpos, mas sim o efeito que a curvatura do espaço-tempo tem sobre os corpos. Dessa forma, um corpo muito denso pode curvar o espaço-tempo à sua volta causando a atração entre corpos e até desviar a trajetória da luz, curvando-a, ressalta o professor Venerando.

Para comprovar essa curvatura da luz era necessário observar um eclipse solar total. Com essa missão, em 1919, duas equipes de cientistas foram enviadas para Ilha do Príncipe, na costa africana, e para o Brasil, na cidade de Sobral, no Ceará. 

Na ocasião, a população de Sobral apoiou os cientistas e as fotos do eclipse tiradas com um telescópio puderam comprovar a teoria de Einstein em terras brasileiras. “A questão que minha mente formulou foi respondida pelo radiante céu do Brasil”, afirmou Einstein. Na Ilha do Príncipe, os cientistas não tiveram o mesmo sucesso pelo mau tempo. 

De buracos negros ao GPS

A teoria de Einstein também explica a existência dos buracos negros e a origem do universo, com o Big Bang. A teoria também foi útil no desenvolvimento do sistema de posicionamento global (GPS), das portas automáticas em elevadores e da tomografia computadorizada. 

De acordo com a teoria, os buracos negros seriam massas muito densas que distorcem mais profundamente o espaço-tempo, sugando todas os objetos que se aproximam com sua gravidade, inclusive a luz. Um satélite da NASA captou um buraco negro devorando uma estrela. Assista:

Hoje, sua teoria é um dos pilares da física moderna. Até então se acreditava que tempo e espaço eram absolutos, mas Einstein provou que o tempo e espaço, na verdade, são relativos de acordo com o ponto de referência, por isso sua pesquisa tem o nome de Teoria da Relatividade. 

A variação do tempo entre pessoas que estão no planeta Terra e as que estão no espaço já foi até explorada em filmes, como em Interstellar (2014), do diretor Christopher Nolan. Na trama, o ex-piloto da NASA Joseph Cooper volta ao espaço na missão de encontrar um novo planeta para a humanidade, já que a Terra está sendo devastada por uma praga desconhecida.

Décadas depois, Cooper retorna da missão e encontra sua filha Murphy, que já é uma mulher idosa enquanto ele ainda é jovem. Por estar longe da gravidade do planeta natal e viajando quase na velocidade da luz, o tempo para Cooper passou mais devagar em relação a sua filha na Terra.

Pode cair no Enem?

Na opinião do professor Venerando, dificilmente a Teoria da Relatividade deve cair no Exame Nacional do Ensino Médio (Enem), mesmo com a data comemorativa aos 100 anos da sua comprovação. “Em outros vestibulares como FUVEST, UNICAMP e UNESP, o tema já foi abordado em questões mais interpretativas, mas no Enem acredito que nunca tenha sido cobrado”, afirma Venerando.

Caso o assunto apareça em alguma questão do Enem, a aposta do professor é que sejam cobradas questões envolvendo o cálculo dessas variações de tempo e espaço, buracos negros e o efeito gravitacional proporcionado por eles e lentes gravitacionais.

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