A Relatividade Restrita

No seu artigo de 1905, Einstein resolveu uma questão sobre o comportamento da luz que o intrigava desde a sua adolescência. Desde os 16 anos que Einstein se questionava sobre qual seria o aspecto de um feixe de luz se ele pudesse correr a toda a velocidade ao lado dele. Ao reflectir sobre esta questão, ainda antes de publicar o seu trabalho, concluiu que utilizando a teoria de Maxwell (Electromagnetismo) a velocidade da luz era a mesma, independentemente da forma de a medir. Mas, pelo contrário, de acordo com a teoria de Newton (Gravitação) pode sempre alcançar-se um objecto que viaje a alta velocidade. Para Newton, o espaço e o tempo eram grandezas que formavam um referencial absoluto em relação ao qual podemos descrever o movimento de todos os corpos. Os físicos newtonianos acreditavam que o “éter” seria o tal referencial absoluto no qual se poderiam medir as velocidades de todos os objectos.

Segundo Einstein não existe qualquer forma de comunicar informação, ou de propagar uma perturbação de um lado para o outro, a velocidades superiores à da luz. A constância da velocidade da luz implica que medições efectuadas com relógios e réguas dependam do movimento relativo dos observadores. Na relatividade de Einstein, a medição de um intervalo de tempo depende do sistema de referência em relação ao qual se faz a referida medição. Um relógio em movimento avança mais lentamente do que um relógio em repouso. Os processos físicos utilizados no mecanismo do relógio ocorrem mais lentamente em relação ao observador em repouso. Mas este efeito só é apreciável a velocidades muito elevadas, próximas da velocidade da luz.

De acordo com a Relatividade Restrita, para compensar esta “dilatação do tempo” há simultaneamente uma “contracção do espaço”. No universo de Einstein, a distância entre dois pontos depende do sistema de referência. O comprimento de um objecto, medido num sistema de referência em movimento relativamente a esse objecto, é sempre menor do que o comprimento próprio (medido no referencial ligado ao objecto). Este efeito ocorre apenas ao longo da direcção do movimento.

Einstein sugeriu que se devia pensar no tempo como uma outra dimensão do Universo – a quarta dimensão – em muitos aspectos semelhante às três dimensões espaciais a que estamos habituados. Os acontecimentos passam a ser especificados usando-se quatro dados (três para as dimensões espaciais e uma para a temporal) e esta informação permite determinar a posição desse acontecimento no espaço-tempo.

Na Teoria da Relatividade Restrita, Einstein, admitiu que todos os objectos do universo se estão sempre a mover através do espaço-tempo a uma velocidade constante – a da luz. Esta ideia parece absurda se pensarmos a três dimensões, por isso é necessária a dimensão temporal para que este raciocínio seja válido. Ao considerar um objecto em repouso em relação a um dado referencial de inércia, toda a velocidade do objecto é utilizada para viajar numa só dimensão – a dimensão temporal. Todos os objectos fixos em relação a este envelhecem ao mesmo ritmo ou velocidade. Se um objecto se começar a mover no espaço, ele começa a utilizar uma parte da sua velocidade para o fazer. Para que a sua velocidade no espaço-tempo seja constante, a sua velocidade na dimensão temporal terá de diminuir. O objecto vai-se deslocar no tempo mais lentamente do que os objectos estacionários. Quando um objecto se move em relação a nós o tempo “atrasa-se” porque isso transfere alguma velocidade de movimento no tempo para movimento no espaço.