Relatividade, Éter e a Crise da Física Clássica (MM)

Teoria da Relatividade

Há que se realçar que a experiência Michelson-Morley (MM) foi concebida com a finalidade única de comprovar a existência do Éter, o meio a vibrar e a transmitir a "luz ondulatória". A negativa obtida com esta experiência foi muito mais um golpe sofrido pelos físicos teóricos da época, e adeptos da "luz ondulatória", do que propriamente algo a propor o nascimento de uma nova teoria para a luz. Não obstante, não foram poucos os teorizadores da época a revisarem a ideia de uma "luz emitida" por uma fonte; e o termo "emissão" foi proposto no sentido em que não precisariam de um éter estacionário, mas sim de "alguma coisa lançada pela fonte" e a se propagar num espaço vazio.

A noção de "luz emitida", no contexto apontado, tanto poderia representar um retorno à "luz corpuscular" de Newton, como também uma tentativa em propor que a luz seria alguma coisa a assemelhar-se com a ideia, também de Newton, de que "algo concreto", "imaterial" e lançado pela matéria, viajasse pelo espaço gerando, desta forma, o campo gravitacional. Em favor desta segunda concepção para a "luz emitida", alia-se o fato que já se pensava na época (final do século XIX) na ideia de luz associada não ao campo gravitacional mas ao campo eletromagnético. Ao invés de se pensar num ente imaginário, imaterial e em repouso (o Éter), chegou-se a pensar num ente imaterial em movimento; e não tão imaginário quanto o Éter, pois contava-se com a experiência MM a dar respaldo a essa ideia. Sob esse aspecto, a luz não seria nem ondulatória, nem corpuscular, porém de uma natureza imaterial e similar àquela encontrada nos não tão hipotéticos campos de força.

Hoje em dia se tem outros pontos de vista. É curioso notar que no trabalho original referente à teoria da relatividade, publicado 18 anos mais tarde (1905), ela sequer é citada como algo relevante e a corroborar a teoria. Com efeito, não é; e, ao que parece, Einstein estava ciente desta realidade. Flandern, em 1998, chega a citar dez outras experiências afins, além da experiência MM, também divulgadas como provas incontestáveis com outras teorias; em alguns casos chega mesmo a afirmar que privilegiariam estas outras teorias, em detrimento da teoria da relatividade. Fowler, em 1996, dá a entender que até a década de 60 do século XX, qualquer suposição de que a experiência MM confirmava a teoria da relatividade não correspondia à realidade teórico-experimental; a partir de 1964, segundo afirma, outra experiência, efetuada com píons, "viria a preencher sem ambiguidades" o espaço até então preenchido durante mais de 50 anos por especulações e/ou conjecturas infundadas a "superprotegerem" a relatividade moderna.

O Conflito entre Galileu e Maxwell

Disse Einstein que o problema da relatividade começou a preocupá-lo quando tinha 16 anos e foi despertado ao tentar imaginar como um observador que se movesse com a velocidade da luz descreveria uma onda eletromagnética. Este problema mostrou-se muito rico e sua resposta exigia a solução do conflito entre o Princípio da Relatividade de Galileu, que garante que as leis da Mecânica são as mesmas em qualquer referencial, e as leis do Eletromagnetismo de Maxwell que, com a experiência de Michelson, indicam que a velocidade da luz é constante e independente do referencial.

Assim, se para um observador a velocidade da luz vale c = 300.000 km/s, para outro observador em movimento em relação a ele, e na mesma direção da propagação da luz com velocidade v, a velocidade da luz deveria valer c - v (aplicando a relatividade de Galileu) e deveria valer c (pelo eletromagnetismo de Maxwell). Estava criada uma contradição.

Postulados e Consequências da Relatividade Especial

Einstein postulou que a velocidade da luz teria valor constante em qualquer referencial inercial e a partir daí passou a reformular a relatividade de Galileu.

As modificações necessárias foram profundas e implicaram no abandono dos conceitos de espaço e tempo absolutos de Newton, levando ao fato, amplamente comprovado hoje, de que o intervalo de tempo entre dois acontecimentos depende do movimento do referencial em que o observador se encontra. O mesmo ocorrendo com as dimensões de objetos. Com essas mudanças Einstein conseguiu deduzir leis para a soma de velocidades que não mais levavam a contradições. Consequências importantes que foram logo notadas por Einstein são:

• A massa de um objeto depende de seu estado de movimento;
• Há uma equivalência entre massa e energia (E=mc²);
• Objetos materiais não podem atingir ou ultrapassar a velocidade da luz no vácuo.

A equivalência entre massa e energia implica em que à massa de 1 kg corresponde a energia de 9 x 10¹⁸ Joule, ou seja, a energia constitui o princípio fundamental de funcionamento dos reatores nucleares que nada mais são do que transformadores de massa em energia. Aliás, sob este ponto de vista qualquer máquina térmica é também um transformador de massa em energia, mas em outra escala.

Teoria Geral da Relatividade

A generalização do problema da descrição de fenômenos observados a partir de referenciais que não são inerciais levou Einstein em 1916 à Teoria Geral da Relatividade. Essa teoria prevê que raios de luz podem ser desviados por campos gravitacionais intensos e que a luz muda de frequência quando se move verticalmente em um campo gravitacional. Este último fato equivale a dizer que dois relógios que estão a distâncias diferentes do centro da Terra não permanecem sincronizados. Verificações experimentais da teoria geral estão de acordo com as previsões.

A teoria geral encontra aplicações em cosmologia, na descrição do universo e de sua evolução e, recentemente, tem sido usada para explicar as propriedades surpreendentes dos buracos negros em que a intensidade de seu campo gravitacional impede que emitam radiação (daí seu nome).

Teoria do Éter: O Meio Luminífero

Durante muitos anos, os cientistas se debruçaram na tentativa de obter comprovação experimental da existência de um meio material que servisse de sustentação para a propagação da energia eletromagnética na forma de ondas. Este meio denominado ÉTER, desafiou por anos a fio a comunidade científica internacional, teimando em não apresentar nenhuma das propriedades que se tentava atribuir a ele e, mais ainda, inviabilizando a explicação dos diversos comportamentos apresentados pela LUZ.

Conceitos de Descartes

Segundo René Descartes:

• Espaço: Preenchido por fluido (também chamado éter).
• Ao rotacionar, um astro colocaria o fluido em movimento, que por sua vez acabaria por influenciar os demais astros.
• Ele seria responsável pela transmissão da luz e calor proveniente das estrelas.
• Luz: Espécie de pressão produzida pelo Sol e transmitida pelo éter.

Vento de Éter

Vento de Éter: Significa diferença de velocidade da luz quando medida em diferentes direções, devido ao movimento da Terra em relação ao éter móvel (velocidade da Terra 30 km/s). Sempre se tentou detectar o éter luminífero experimentalmente, mas nunca houve sucesso de fato.

Mecânica Quântica e a Quantização da Energia

O incômodo com a falta de explicações sobre a razão da quantização das energias observadas começa a desaparecer com a Teoria de de Broglie e o surgimento então da Nova Mecânica Quântica, que consegue introduzir uma nova maneira de se encarar o universo microscópico.