Pergunta do Lucas.
Inicio propondo outra pergunta: Quantas teorias da relatividade existem e quais são elas? A resposta é que existem duas teorias da relatividade, a de Galileu, que costumamos aprender no colégio, e a de Einstein. Por uma ironia do destino, hoje em dia, quando falamos em relatividade, costumamos nos referir à de Einstein, esquecendo que há uma relatividade de Galileu.
Galileu propôs que o movimento só existe em relação a alguma coisa, a esta coisa, damos o nome de referencial.
Por exemplo, se duas pessoas estão dentro de um carro a uma certa velocidade, as duas estão em movimento em relação à estrada, mas estão paradas uma em relação à outra.
A lenda diz que, certa vez, perguntaram a Galileu porque a galinha atravessou a rua, e ele respondeu que, dependendo do referencial, a rua poderia ter atravessado a Galinha.
A relatividade de Galileu é sintetizada nas transformações de Galileu, que são equações que permitem relacionar a posição, a velocidade e a aceleração de um corpo em relação a certo referencial, com a posição, velocidade e aceleração deste mesmo corpo medidas em outro referencial.
Usando o exemplo das duas pessoas no carro, para as duas pessoas dentro do carro, a estrada se move para trás com certa velocidade, para alguém que está na estrada, o carro se move para frente com essa mesma velocidade.
Para o leitor que gosta de matemática, aqui está a transformação de Galileu para a posição, dar uma olhada na equação pode ser interessante daqui a pouco, quando eu falar da relatividade de Einstein. Considerando-se um corpo com posição x em um referencial S, sua posição x' em relação a outro referencial S' que se move com uma velocidade v em relação a S é dada pela equação:
x'=x-vt
A teoria da relatividade de Galileu funcionou perfeitamente por muito tempo, até que, um dia, um cara chamado Maxwell, baseando-se em experiências principalmente de Faraday, escreveu uma série de quatro equações que explicavam todos os fenômenos elétricos e magnéticos observáveis.
As equações de Maxwell tinham um “problema”, elas mudavam completamente dependendo do referencial escolhido, o que não fazia sentido, afinal, as leis da física tem que ser as mesmas, independente do referencial. Uma lei física mudar com uma troca de referencial, é o mesmo que dizer que, dependendo do ângulo, a Angelina Jolie é feia.
Então os físicos estavam num dilema, o que estaria certo, as transformações de Galileu, que tinham funcionado por mais de trezentos anos, ou as equações de Maxwell que tinham poucos anos de vida?
A partir de suas equações, Maxwell havia mostrado que a luz é uma onda eletromagnética que se propaga com uma velocidade bem definida, então, afim de provar a invalidade das equações, vários cientistas passaram procurar variações na velocidade da luz. Estes cientistas acreditavam que a luz se propagava em um meio chamado éter, e que a velocidade que medimos para a luz dependeria da velocidade com que nos movemos em relação ao éter.
Pois em 1905, nosso amigo Albert Einstein disse: Calem a boca vocês todos, essa história de éter é uma viagem, a velocidade da luz é a mesma pra todo mundo, e as transformações de Galileu só valem para velocidades muito baixas!
Certamente não foram estas as palavras que ele usou, mas a mensagem foi esta.
Einstein conseguiu mostrar que as equações de Maxwell estavam certas, o que estava errado era a relatividade de Galileu, assim, Einstein desenvolve uma nova teoria da relatividade, que é compatível com as equações de Maxwell. A equação que escrevi acima, na relatividade de Einstein fica assim:
Onde c é a velocidade da luz no vácuo, uma constante universal na física, note que, se a velocidade v é muito menor do que a velocidade da luz, a equação de Einstein é igual à de Galileu.
É isto que a teoria da relatividade tem de relativa, ela é uma “correção” para altas velocidades da teoria de Galileu, todos aqueles resultados que o leitor deve conhecer, por exemplo, a equação E=mc² são conseqüências da constância da velocidade da luz.
