Quinta-feira, 02 de dezembro de 2021

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Desenvolvida há 116 anos pelo físico Albert Einstein, Teoria da Relatividade ajuda a calibrar sistemas de GPS

Na próxima vez em que alguém estiver a bordo de um veículo em movimento, é possível que o aplicativo Waze diga que o destino está a determinada distância e que é preciso virar à esquerda logo adiante, por exemplo. Tudo isso graças ao físico Albert Einstein (1879-1955) e a sua maior contribuição científica, a Teoria da Relatividade, publicada há 116 anos.

Nem todo mundo sabe, mas os conhecimentos deixados pelo cientista alemão radicado nos Estados Unidos – e considerado um dos maiores gênios da humanidade – têm sido extremamente importantes desde a sua criação, há 116 anos. Mas explicar como isso funciona na prática (como na calibragem de um sistema do tipo GPS) não é uma tarefa simples.

Einstein ainda era funcionário público do Patent and Trademark Office quando redefiniu o conceito de gravidade e uniu matéria e energia, bem como espaço e tempo, em uma teoria publicada no jornal alemão “Anuário de Física”, em 1905.

Ele confiou nas experiências de outros físicos para explicar que o tempo é um lugar, uma dimensão na qual as pessoas podem até caminhar; bem diferente daquele conceito indescritível que as pessoas atribuem.

Conforme o cientista, o tempo não é um valor universal, mas relativo para qualquer observador. O movimento de qualquer corpo no Universo é sempre distribuído entre os parâmetros de tempo e espaço, sem ultrapassar a velocidade da luz.

Na prática, isso significa que, quando você está em um ponto de ônibus, o valor do espaço é zero e o tempo flui a toda velocidade, a 300.000 quilômetros por segundo (ou 1,08 bilhão de quilômetros por hora). Se você correr para não perder o ônibus, o tempo correrá um pouco mais devagar, pois parte da sua velocidade vai “pegar emprestada” metade do espaço.

Agora, se você está em uma nave ultrassônica, como as de um filme de ficção científica, e atinge a velocidade da luz, o tempo não vai passar porque metade do espaço gastou toda a sua cota.

Quando percebeu tudo isso, Einstein escreveu a equação “E=mc2” (a energia é igual ao valor da massa vezes a velocidade da luz ao quadrado) A conhecida fórmula, definida já em 1905, explica que quanto mais rápido um objeto viaja, maior sua massa, pois ele deve gastar energia e aplicar força para acelerar.

O processo, porém, não acontece facilmente, pois a energia é sempre calculada com a nova massa. Para que uma grande massa acelere da mesma maneira, ela deve aplicar uma força muito maior, o que mostra que massa e energia são inseparáveis.

Teoria confirmada

Em 1915, Einstein finalmente mudou o ponto mais importante das Leis de Newton: a gravidade. O físico alemão não via isso como uma força ou atração quase mágica entre as massas e após muito estudo concluiu que a Terra gira em torno do Sol devido à geometria do Universo, que se deforma devido à estrela.

Segundo ele, todos os corpos de grande massa criam curvaturas significativas na rede espaço-temporal, exigindo a atração de corpos menores.

Para tornar isso mais fácil, é possível considerar um experimento caseiro. Coloque bolas-de-gude sobre um colchão fino e liso (que representa o espaço-tempo) para evitar que saiam do lugar: quando um objeto mais pesado é depositado na superfície, as bolinhas rolarão rumo a ele, pois o “tecido” ficou ondulado e permitiu esse movimento.

“Toque brasileiro”

Foi um eclipse no céu brasileiro que apagou as dúvidas que pairavam sobre as ideias dos físicos. Em maio de 1919, dois grupos de britânicos observaram as estrelas no céu em momentos diferentes: durante o sol escuro e em noites normais. Eles queriam ver se o raio de luz das estrelas era curvado pela massa do Sol, comparando fotos de dias diferentes.

O primeiro grupo a estar na ilha africana não obteve bons resultados porque o brilho das constelações devido à chuva e ao tempo nublado não atingiu as câmeras de forma eficaz, afirma o professor.

Mas outros pesquisadores acampados em uma cidade da Região Nordeste identificaram uma boa curvatura, comprovando a deformação prevista da rede espaço-temporal.

Satélites

Não é preciso ser um astrônomo ou ter pesquisas científicas de ponta para entender que a relatividade realmente funciona. Da próxima vez que viajar de avião, fazer um cruzeiro ou até mesmo se perder no carro, agradeça ao Einstein, pois a teoria da relatividade é o principal “calibrador” dos satélites GPS.

A velocidade dos satélites atrasa diariamente seus cronômetros internos em alguns milionésimos de segundo em comparação com os relógios da Terra. Mas, como o equipamento orbital sente menos o impacto da gravidade, os cronômetros também obtêm outro milionésimo de segundo por dia, o que exige uma cronometragem precisa aqui na Terra. Sem a fórmula de Einstein, o GPS exibiria trilhas com uma imprecisão de até 10 quilômetros por dia.

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