Relatividade Geral

Notas sobre Relatividade Geral Michael Fowler, University of Virginia A Parábola de Einstein No seu pequeno livro Relatividade Restrita e Relatividade Geral (Relativity: the Special and the General Theory), Einstein introduz a relatividade com uma parábola. Ele imagina uma viagem pelo espaço profundo, longe de quaisquer campos gravitacionais, onde qualquer corpo movendo-se a velocidade constante em linha recta assim permanecerá por muito tempo. Imagina a construção de uma estação espacial nessa região – nas suas palavras – “um cesto espaçoso, como um quarto, com um observador munido de equipamento no seu interior”. Einstein salienta que não haverá gravidade, e por isso o observador tenderá a flutuar dentro do quarto. Mas agora uma corda é presa a um gancho a meio da tampa deste “cesto” e um “ser” não especificado puxa a corda com uma força constante. O cesto e o seu conteúdo, incluindo o observador, aceleram “para cima” a uma taxa constante. Como é que o homem no quarto vê tudo isto? Ele sente-se a mover em direcção ao que agora é o “chão” e precisa de utilizar os músculos das suas pernas para se manter em pé. Se ele largar alguma coisa, essa coisa acelera em direcção ao chão, e de facto todos os corpos aceleram à mesma taxa. Se ele fosse um ser humano normal, assumiria que o quarto estava num campo gravitacional, e poder-se-ia questionar porque é que o próprio quarto não estava também a cair. Só então descobriria o gancho e a corda, e concluiria que o quarto estava suspenso pela corda. Einstein pergunta: deveremos apenas sorrir a esta alma perdida? A sua resposta é não – o observador no ponto de vista do cesto é tão válido como um observador exterior. Por outras palavras, estar dentro (de uma perspectiva exterior) de um quarto uniformemente acelerado é fisicamente equivalente a estar num campo gravitacional uniforme. Este é o postulado básico da Relatividade Geral. A Relatividade Restrita disse que todos os referenciais inerciais são equivalentes. A Relatividade Geral estende esta afirmação a referenciais acelerados, e afirma a sua equivalência a referenciais onde existe um campo gravitacional. Este é o chamado Princípio de Equivalência. A aceleração também poderia ser usada para cancelar um campo gravitacional existente – por exemplo, dentro de um elevador em queda livre os passageiros não têm peso, estando em condições equivalentes aos de uma estação espacial não acelerada no espaço exterior. É importante realçar que esta equivalência entre um campo gravitacional e aceleração só é possível porque a massa gravitacional é exactamente igual à massa inercial. Não há forma alguma de cancelar campos eléctricos, por exemplo, indo para um referencial acelerado, uma vez que são possíveis muitas razões carga/massa diferentes. Ao longo do desenvolvimento da Física, o conceito de campo tem sido valioso na compreensão de como os corpos interagem uns com os outros. Visualizamos linhas do campo eléctrico a saírem de uma carga, e sabemos que há algo no espaço em volta da carga que exerce uma força noutra carga da vizinhança.