Porque a relatividade foi uma revolução ?

Como todos sabem, Albert Einstein em 1905 começou a publicar uma série de trabalhos conhecido por criarem a área de relatividade. Mas porque essas teorias fizeram Einstein ficar tão conhecido ?

Inicialmente vamos falar sobre o período que essa ideias foram publicadas. Gosto de pensar nele como o período em que a física achou que conhecia todas as leis que ditavam a natureza. Tudo que já li sobre essa época e as aulas que tive sobre ela relatam isso. Ela basicamente tinha 3 problemas em aberto: o efeito fotoelétrico, a radiação de corpo negro e a discussão sobre a existência de moléculas . Nessa época as pessoas pareciam não estar se questionando sobre coisas novas, apenas aceitando as leis da natureza conhecidas até então.

Foi por volta dessa época que o jovem Albert Einstein se formou seu baixo desempenho acadêmico na Politécnica de Zurique acabou por não lhe render um trabalho na área de pesquisa como um físico, obrigando-o a seguir em um trabalho num escritório de patentes na Suíça para sustentar sua esposa e filho. Porém, Einstein nunca desistiu da ideia de ser um cientista. E continuou em paralelo ao seu trabalho no escritório pensando e tentando resolver problemas em aberto na época.

Inicialmente ele se debruçou sobre o efeito fotoelétrico e tentando provar a existência de moléculas. Fazendo jus a frase "toda a grande ideia e 1% genialidade e 99% trabalho duro" Einstein  e sua esposa, Mileva Maric, ficaram noites em claro estudando e tentando resolver esses problemas. 

Seu primeiro artigo Einstein explica o efeito fotoelétrico em titulado "Sobre um ponto de vista heurístico concernente à geração e transformação da luz" fazendo uso do das ideias que Max Planck usou 5 anos antes quando conseguiu explicar o espectro de emissão de um corpo negro.  Nesse artigo o jovem Einstein ajudou a dar um passo alem para toda a física na formulação daquilo que seria conhecida como mecânica quântica. Nele Einstein desenvolve a ideia do quanta e atribui um ao fóton atreveis da constante de Planck. (Fiquem tranquilos, irei explicar esse conceitos qualquer hora.) . Foi aqui que mais uma vez Einstein retornou o debate sobre a natureza da luz, reafirmando o ponto de vista de newton sobre ela, dizendo que a mesma se comporta como partícula. Isso quase 100 anos depois do Experimento da fenda dupla de Young, e quase 20 anos depois que Bell detectou e mediu a primeira onda eletromagnética. Seu artigo não foi muito bem aceito pelos cientistas da época, Principalmente pelo fato que Einstein não trabalhava com pesquisas.

"Sobre uma nova determinação das dimensões moleculares" foi seu segundo artigo, nele Einstein usa uma abordagem bastante elaborada para determinar o tamanho e provar a existência de moléculas de forma teórica. Esse e o seu terceiro artigo "sobre o movimento de partículas suspensas, em fluidos em repouso, como postulado pela teoria molecular do calor" aonde Einstein Explica o movimento Browniano , que em poucas palavras e o movimento aleatório de um grão de polem atraveis de um meio como a água. Acredita-se que ele planejava publicar esse terceiro artigo antes. Porem, ele precisava reafirmar a existência de moléculas para isso.

Quando o Einstein publicou seu quarto artigo ele finalmente conseguiu a atenção que queria. "Sobre
eletrodinâmica de corpos em movimento" chamou a atenção da comunidade, Sobre tudo a atenção de Max Planck. Não era comum uma pessoa publicar 4 artigos em um ano. E nesse sobretudo a comunidade começou a prestar a atenção no trabalho do Jovem funcionário do escritório de patentes. E dessa vez o jovem não estava chamando atenção porque estava respondendo uma pergunta que todos estavam fazendo, e sim uma que ninguém fez. Nesse trabalho Einstein começa a mexer em ideias delicadas, sendo elas construídas em sua fundação quase 300 anos antes com Newton. Ele desconstruía a mecânica newtoniana e criava a mecânica relativística. Sintetizando a ideia, nesse artigo ele postulou:

"As Leis das Físicas são as mesmas em todos os referenciais inerciais. Não existindo nenhum referencial privilegiado".

"A velocidade da Luz tem o mesmo Valor C em todos os referenciais inerciais".

O que isso quer dizer ? A primeiras e algo que já havia sido dito por Galileu, o que Einstein fez foi tratar isso como lei da natureza. E podemos disser que um referencial inercial e um referencial que quando comparado com outro não se move acelerado. Então aqui Einstein basicamente diz que tudo que entendemos de física,ntoda nossa noção tem de ser a mesma em todos os outros referenciais inerciais. 

Mas e no segundo postulado aonde essa teoria brilha. Ele diz que  velocidade da luz agora e uma constante da natureza. E que todo espaço e tempo tem que se moldar para se adaptar a isso. E uma ideia bastante diferente do que se tinha na época porque até então o tempo que era absoluto, agora ele tem que se adaptar por causa da natureza. Essa ideia traz sérias consequências, e acabou fazendo Einstein redefinir o conceito de simultaneidade e de redefinir o que o espaço e o tempo devem fazer para se adaptarem a isso. Hoje entendemos melhor o que é simultaneidade, contração do espaço e do tempo traças a esses conceitos. 

Em sua época, Maxwell já tinha encontrado o valor da velocidade da luz das equações de ondas que obteve brincando com as equações do eletromagnetismo. Porém, levantou-se a pergunta sobre qual referencial essas velocidade tinha tal valor. Elaborou-se então o Ether , um referencial invisível que essas ondas podiam se mover . A história mostrou que esse meio nunca pode ser detectado. O que Einstein fez foi dizer que ele não existe, e que essas ondas não precisam de um meio para se propagar, que essa luz se propaga com a mesma velocidade, não importa o referencial. E que com isso, as distâncias percorridas por ela e o tempo tinham de se adaptar a sua passagem. Mas tudo isso sem mudar as leis da física que já conhecemos.

Aos interessados vou deixar um conjunto de bibliografia sobre o tema em ordem de crescente de dificuldade:

[1] Física : uma abordagem estratégica  vol. 4, Randall D. Knight

[2] Fundamentos da física vol. 4 ,Halliday, Resnick Walker

[3] Curso de física básica , Moyses Nussenzveig

[4] Eletrodinâmica, David Griffiths

[5] Space and Time Geometry An introduction to GeneralRrelativety, Sean Carroll