Como os devaneios de Einstein sobre a luz o levaram à relatividade

Um dos conceitos mais icônicos da Física, a teoria da relatividade especial foi fundada em dois postulados: o princípio da relatividade restrita e o princípio de constância da velocidade da luz. Descrita nas escolas como “a teoria do Einstein”, ela é na verdade uma construção coletiva de vários pesquisadores que abriram caminho para os insights de outros teóricos.

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Dessa forma, é possível afirmar que a descoberta revolucionária de Einstein de 1905 teve início pelo menos meio século antes, no trabalho do físico James Clerk Maxwell. Inconformado com o fato de as leis de Newton não conseguirem explicar o movimento dos corpos em velocidades muito altas, esse escocês queria fundir as ciências da eletricidade e do magnetismo em uma teoria que unificasse a natureza.

Para isso, Maxwell se debruçou sobre um emaranhado de equações aparentemente díspares, e conseguiu estabelecer uma segunda grande força da natureza depois da gravidade: o eletromagnetismo. E tudo isso em quatro equações básicas que, entre outros detalhes, previa a existência de ondas eletromagnéticas viajando à velocidade da luz, fixada por ele em 3×10⁸ metros por segundo.

Einstein encantado com a luz do eletromagnetismo

O jovem Einstein sonhava em andar de bicicleta ao lado de um feixe de luz.Fonte:  Wikipedia 

O jovem Albert nem era engenheiro, mas tinha em mente um experimento mental que se tornou seu devaneio favorito: o que aconteceria se pudéssemos andar tão rapidamente de bicicleta, que conseguíssemos emparelhar com um feixe de luz? O que torturava a mente do estudante da Universidade de Zurique era saber como a luz se pareceria para o vertiginoso ciclista.

Como Maxwell definiu a luz como um padrão rítmico e incessante de ondas ondulantes, dá para visualizar mentalmente onde a “viagem” ciclística de Einstein iria levar.

Se você conseguisse pedalar com a velocidade de um moderno The Flash e olhasse para o outro lado, veria apenas ondas congeladas no ar, com picos de eletricidade e vales de magnetismo, como qualquer gráfico de série temporal.

O paradoxo da bicicleta e a teoria da relatividade

Nada viaja mais rápido do que a luz.Fonte:  Getty Images 

Mas, mesmo ainda muito jovem, Einstein já percebia que seu devaneio era um paradoxo. Afinal, as equações de Maxwell demandavam que a luz estivesse em movimento constante, ou seja, luz congelada não pode existir no universo.

Os anos se passaram e, em nenhum momento, Einstein foi capaz de solucionar o paradoxo de sua “viagem” de bicicleta. Até que um dia, a solução ao mesmo tempo tranquilizante e aterradora o atingiu: a melhor maneira de evitar um paradoxo é simplesmente descartá-lo.

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Isso significa que a resolução do devaneio ciclístico de Einstein é o mesmo que tentar responder qual estação de pesquisa fica 100 metros ao sul do Polo Sul. Não existe esse tipo de resposta porque o universo não permite. Com a frustração libertadora de saber que nada pode viajar mais rápido que a luz, Einstein começou a construir sua teoria da relatividade especial.

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