A relatividade é uma das ideias mais fascinantes da física. De fato, seus efeitos são mostrados em diversas obras de ficção científica. Isso além da popularidade de seu fundador, Albert Einstein. Mas também há outra questão para entender como uma teoria física atrai tanta curiosidade. Nem todos sabem, mas a relatividade é uma das teorias mais bem estabelecidas da física. Sobretudo, na sua forma geral. Sua forma especial, contudo, também é bastante útil em vários contextos da natureza. Apesar disso, suas consequências realmente fogem do que normalmente consideramos normal. Ou seja, ela está além do óbvio.
Podemos trazer um exemplo da relatividade na ficção científica pelo filme Interestelar. O blockbuster de Christopher Nolan trouxe milhares de pessoas aos cinemas. Arrecadou uma bilheteria milionária. Também, contudo, teve a importância de trazer à tona vários conceitos físicos interessantes. Rendeu, inclusive, palestras de divulgação científica baseadas em cenas do filme. Claro, houve liberdade artística. Ainda assim, porém, um dos destaques da obra é um dos efeitos mais confusos da relatividade. Isto é, a dilatação do tempo.
O tempo é relativo
“Coloque sua mão num fogão quente por um minuto e parecerá como uma hora. Sente-se ao lado de uma bela garota por uma hora e parecerá um minuto”. Essa frase costuma ser atribuída a Einstein. Não se sabe, porém, se a citação era realmente do grande gênio. E também não representa exatamente o que é a relatividade na física. Introduz, contudo, o mais fundamental para se compreendê-la. Isto é, os referenciais. Eles são os diferentes possíveis observadores de algum processo. Por exemplo, a velocidade de um trem é percebida de forma bastante diferente quando se está dentro dele. Ali, o que parece estar se movendo é o ambiente. E não o próprio trem.
Isso define um pouco da relatividade segundo Galileu Galilei. O principal, contudo, era de que as leis da física deveriam ser as mesmas se o referencial não é acelerado. Afinal, se não fosse assim, não poderíamos estabelecer lei nenhuma, já que o movimento é sempre relativo. Einstein também toma o mesmo princípio para si. Ele também postula, contudo, que a velocidade da luz é a mesma para qualquer referencial, atento a experimentos da época sobre a radiação. E foi essa observação que mudou tudo.
Desenvolvendo a nova teoria, nota-se que quanto mais próxima da luz é a velocidade do referencial, maior é o efeito da transformação entre referenciais. Ou seja, em altíssimas velocidades, começam a surgir efeitos interessantes para o observador de fora. Ele pode observar o comprimento de um objeto se contrair. Ou então, a passagem de tempo para esse objeto ser desacelerada.
Uma medida como poucas
Isso tudo vale para a relatividade especial. A relatividade geral, porém, segue os mesmos princípios. Porém, inclui também a gravidade no problema. Temos, então, que quanto maior a massa de um objeto, maior é a atração da gravidade para si. E, na teoria, isso significa uma maior distorção no tecido do espaço-tempo. Foi esse tipo de distorção que foi detectado por uma medida muito precisa utilizando um relógio atômico. Esse tipo de relógio, aliás, utiliza os níveis de energia de um átomo como marcadores de tempo. Para isso, incidimos uma frequência específica de luz no átomo. E isso faz com que saltem de um nível para o outro. Para átomos mais distantes do show, contudo, o tempo corre mais rápido. E a frequência necessária, então, muda.
Os cientistas usaram uma rede de 100 mil átomos resfriados de estrôncio. Por estarem em uma rede, estavam em diferentes alturas. Era possível, portanto, medir a variação da frequência de acordo com a distância vertical. Após correções, a menor mudança que perceberam foi de um centésimo de quadrilionésimo de percentual. E em apenas um milímetro de altura. Além de serem números pequenos e bastante precisos, estão bastante de acordo com as previsões teóricas. Comparando as seções mais baixas e mais altas do relógio, ainda, a equipe pôde determinar marcações de tempo por uma precisão de 0.76 milionésimos de trilionésimo de percentual. Atingiram, portanto, o recorde de comparação de frequência mais precisa na história.
Esse tipo de alta precisão pode nos ajudar em pesquisas que requerem bastante rigor com margens de erro. Por exemplo, sobre matéria escura. Ou até mesmo sobre possíveis mudanças em constantes fundamentais da natureza.
