Albert Einstein é sem dúvida um dos cientistas mais importantes da história. Suas teorias revolucionaram nossa compreensão do universo, e muitas delas foram confirmadas por uma série de descobertas científicas ao longo das décadas.
A confirmação da curvatura do espaço-tempo
Em 1919, o astrônomo britânico Arthur Eddington liderou uma expedição, em Sobral, no Ceará, para observar um eclipse solar total. Durante a observação, Eddington conseguiu confirmar a previsão de Einstein de que a gravidade pode curvar a luz e, portanto, o espaço-tempo. Esse resultado foi um marco importante na confirmação da teoria da relatividade geral de Einstein.
Eddington observou o posicionamento de estrelas em relação à posição do sol, durante o eclipse. Ele comparou as posições com as que essas mesmas estrelas teriam em relação ao sol, durante a noite, e percebeu que elas estavam ligeiramente deslocadas, em um fenômeno conhecido como deflexão da luz. Esse resultado confirmou que a gravidade do sol curva o espaço-tempo ao seu redor, como previsto por Einstein.
O desvio para o vermelho gravitacional
Em 1960, a observação do desvio para o vermelho de um quasar confirmou a previsão de Einstein de que a gravidade pode afetar a cor da luz que emite uma fonte distante. Esse desvio é conhecido como desvio para o vermelho gravitacional e é causado pela gravidade que desvia a luz de uma fonte distante em direção ao observador.
Os quasares são objetos extremamente brilhantes e distantes, que emitem luz em comprimentos de onda específicos. A observação do desvio para o vermelho gravitacional em um quasar confirmou que a luz emitida por ele foi desviada pela gravidade de uma galáxia intermediária em seu caminho até a Terra, resultando em um leve aumento no comprimento de onda da luz observada.
A dilatação do tempo
Em 1959, experimentos realizados com pósitrons confirmaram a previsão de Einstein de que o tempo passa mais devagar em campos gravitacionais mais fortes. Isso é conhecido como dilatação do tempo e é uma das previsões mais impressionantes da teoria da relatividade geral.
Em experimentos realizados no CERN, pósitrons foram acelerados a altas velocidades e mantidos em um campo magnético intenso. Os resultados confirmaram que o tempo passa mais devagar para os pósitrons em relação a um observador externo devido à gravidade gerada pelo campo magnético. Isso confirmou a teoria da relatividade geral de Einstein.
Ondas gravitacionais
Em 2015, o Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferometria a Laser (LIGO) detectou ondas gravitacionais, que são ondulações no espaço-tempo causadas pela colisão de dois buracos negros. Essa descoberta confirmou a previsão de Einstein de que as ondas gravitacionais existem e abriu um novo campo de estudo para a astronomia.
As ondas gravitacionais são ondulações no espaço-tempo causadas por objetos massivos em movimento, como estrelas em órbita. A detecção das ondas gravitacionais pelo LIGO foi um marco importante na astronomia, pois abriu uma nova janela para estudar o universo. As ondas gravitacionais são diferentes das ondas eletromagnéticas, como a luz, e podem fornecer informações sobre eventos cósmicos violentos, como a colisão de buracos negros ou estrelas de nêutrons.
A massa-energia
A famosa equação E=mc² de Einstein é uma das mais conhecidas e importantes de toda a física, pois descreve a relação entre massa e energia. Essa equação tem inúmeras aplicações em áreas como física nuclear, energia atômica e medicina.
A equação E=mc² descreve que a energia (E) é igual à massa (m) multiplicada pela velocidade da luz (c) ao quadrado. Isso significa que a massa e a energia são duas formas diferentes da mesma coisa, e podem ser convertidas uma na outra. Essa equação é importante para a física nuclear, pois descreve a quantidade de energia que é liberada quando um núcleo atômico é dividido ou fundido.
A teoria da relatividade restrita
Einstein também é conhecido por sua teoria da relatividade restrita, que mudou nossa compreensão da velocidade da luz e da natureza do tempo. Essa teoria é fundamental para muitas áreas da física moderna, incluindo física de partículas e cosmologia.
A teoria da relatividade restrita descreve que a velocidade da luz é sempre constante e não pode ser ultrapassada, independentemente do movimento da fonte ou do observador. Além disso, a teoria afirma que o tempo é relativo e depende do movimento do observador. Essas ideias mudaram profundamente nossa compreensão da natureza do universo e tiveram implicações importantes para áreas como a física de partículas, cosmologia e tecnologia.
A explicação do efeito fotoelétrico
Em 1905, Einstein publicou um artigo explicando que a luz pode transferir energia para elétrons, o que foi confirmado experimentalmente e levou a avanços significativos na eletrônica. Esse efeito também é a base da tecnologia fotovoltaica, que é usada para converter a energia solar em energia elétrica.
O efeito fotoelétrico ocorre quando um elétron é ejetado de um material ao absorver fótons de luz. Isso pode ser usado em tecnologias como células solares, que convertem a luz solar em eletricidade por meio do efeito fotoelétrico. A descoberta do efeito fotoelétrico por Einstein abriu novas áreas de pesquisa na física e teve implicações importantes para a tecnologia moderna.
A natureza quântica do universo
Einstein também contribuiu para a compreensão da física quântica, apesar de ter discordado de algumas de suas conclusões. A teoria das partículas de luz (fótons) é um exemplo disso. A teoria quântica é crucial para muitas áreas da física moderna, incluindo a eletrônica e a química.
A física quântica descreve a natureza do universo em escalas muito pequenas, como as partículas subatômicas. A teoria das partículas de luz, proposta por Einstein, descreveu o fóton como uma partícula com energia e momento, o que levou a avanços significativos na compreensão da física quântica.
Embora Einstein tenha feito importantes contribuições para a física quântica, ele também discordou de algumas das conclusões dessa teoria. Ele é famoso por suas críticas à ideia de que a física quântica permite que uma partícula esteja em vários lugares ao mesmo tempo (o chamado “emaranhamento quântico”). No entanto, a física quântica é crucial para muitas áreas da física moderna, incluindo a eletrônica e a química.
O princípio da equivalência
Einstein propôs o princípio da equivalência, que afirma que as leis da física são as mesmas para todos os observadores que estão em movimento uniforme em relação uns aos outros. Esse princípio é uma das bases da teoria da relatividade geral e é crucial para a compreensão da gravidade.
O princípio da equivalência afirma que não é possível distinguir se um observador está em um campo gravitacional ou em um sistema acelerado. Isso significa que a gravidade é equivalente a uma força inercial, que é a força que atua em um objeto em movimento acelerado. Esse princípio é crucial para a compreensão da natureza da gravidade e da teoria da relatividade geral de Einstein.
A constante cosmológica
Einstein propôs a existência de uma constante cosmológica que poderia explicar a expansão do universo. Embora ele tenha posteriormente se arrependido dessa ideia, ela foi reintroduzida em 1998 para explicar a aceleração da expansão do universo. Essa descoberta foi um dos avanços mais significativos na astronomia nas últimas décadas.
A constante cosmológica é uma constante que foi adicionada às equações da relatividade geral de Einstein para permitir que o universo fosse estático, em vez de em expansão. Einstein posteriormente se arrependeu de sua proposta, e a ideia foi descartada. No entanto, em 1998, a descoberta da aceleração da expansão do universo levou a uma nova teoria que reintroduziu a constante cosmológica.
A descoberta que desafia a teoria da relatividade geral
Apesar de todas essas descobertas confirmarem a teoria da relatividade geral de Einstein, há uma descoberta que parece desafiar suas ideias sobre a gravidade. Em 2016, cientistas da Universidade de Durham, no Reino Unido, anunciaram a descoberta de uma anomalia no movimento de galáxias distantes. Essa anomalia parece desafiar a teoria da relatividade geral de Einstein, que descreve a gravidade como uma força que atua entre objetos com massa.
De acordo com os cientistas, a anomalia pode ser explicada por uma teoria alternativa da gravidade, que não se baseia na massa. Essa descoberta pode parecer contradizer as ideias de Einstein, mas é importante lembrar que a ciência é um processo em constante evolução e que novas descobertas podem desafiar ideias antigas. A descoberta da anomalia no movimento de galáxias distantes é um exemplo disso, e pode levar a novas teorias e ideias sobre a natureza da gravidade e do universo.
