Para Einstein, o princípio criativo da física reside na matemática – 13/04/2018 – Marcelo Viana

Em 1905, Albert Einstein (1879 – 1955) publicou sete trabalhos de pesquisa que entraram para a história da ciência. Um deles, intitulado “Sobre a eletrodinâmica dos corpos em movimento”, fundou a teoria da relatividade (restrita), que revolucionou o nosso entendimento sobre o espaço e o tempo.

Mas essa teoria não satisfez o grande físico alemão, porque não levava em conta o fenômeno da gravitação. Em trabalho publicado em 1907, Einstein identificou o que precisava ser feito para obter uma teoria mais abrangente, que chamou relatividade geral. Mas levou oito anos para completar a tarefa, o que só viria a acontecer ao final de 1915.

Por quê? O que aconteceu em todo esse tempo?

É um mito que Einstein tenha sido mau aluno em matemática. Na verdade, suas notas em álgebra e geometria eram até melhores do que em física.

Mas é fato que quando jovem ele não tinha muito apreço pela matemática. “Meu interesse pelo estudo da natureza era, sem dúvida, maior. E, quando eu era estudante, ainda não estava convencido de que o conhecimento aprofundado dos princípios básicos da física dependesse de métodos matemáticos sofisticados.”

Isso ele só foi entender e apreciar após anos de trabalho científico. “Claro que a experiência continua sendo o critério definitivo da utilidade de uma construção matemática. Mas o princípio criativo reside na matemática”, disse.

A revolução científica iniciada por Galileu Galilei (1564 – 1642) e Isaac Newton (1642 – 1726) fornecera uma descrição extraordinariamente precisa de muitos fenômenos na natureza. Mas, ao final do século 19, surgiu um desafio sério, lançado pela teoria da eletricidade e do magnetismo.

A formulação matemática dessa teoria, devida ao físico escocês James Clerk Maxwell (1831 – 1879), afirma que a velocidade da luz (no vazio) é sempre a mesma, cerca de 300 mil km por segundo.

Ora, de acordo com a física tradicional, quando um passageiro em um trem em movimento aponta uma lanterna para a frente, os raios de luz deveriam ter velocidade maior relativamente ao chão do que se a lanterna for apontada para trás, porque, no primeiro caso, a velocidade do trem é somada à velocidade da luz, enquanto no segundo ela é subtraída.

A diferença é pequena, comparada com a velocidade fenomenal da luz, mas ela pode ser medida, ainda mais se no lugar de um trem for usado um veículo mais rápido —por exemplo o planeta Terra.

Foi isso que fizeram em 1887 os físicos americanos Albert Michelson (1852 – 1931) e Edward Morley (1838 – 1923), cujo experimento deu razão a Maxwell: a velocidade da luz é exatamente a mesma nas duas direções!

Isso mostrou que a física de Galileu-Newton estava em desacordo com a realidade e precisava ser modificada. A nova teoria foi proposta, quase ao mesmo tempo, por Einstein e pelo matemático francês Henri Poincaré (1854 – 1912), cujo principal trabalho sobre este tema (“Sobre a Dinâmica do Elétron”) também foi publicado em 1905.

Na verdade, algumas ideias cruciais já tinham sido publicadas por Poincaré anos antes, em trabalhos a que Einstein teve acesso.

É o caso do princípio da relatividade, que constitui o cerne da teoria: “as leis da física devem ser as mesmas para quaisquer observadores que estejam em movimento uniforme uns em relação aos outros”. Poincaré formulou e discutiu este princípio em seu livro “A Ciência e a Hipótese”, publicado em 1902 e lido com cuidado por Einstein.

Então, por que o trabalho de Poincaré foi esquecido e atualmente só Einstein leva crédito pela teoria da relatividade? Esse é um assunto muito controverso, para o qual nunca teremos resposta consensual.

O historiador francês Olivier Darrigol é de opinião que “Poincaré e Einstein ofereceram duas versões da teoria e foi Einstein quem deu forma àquela que, hoje em dia, consideramos a melhor das duas”. Segundo ele, “o que ajudou a consolidar o ponto de vista de Einstein foi a morte prematura de Poincaré”. Einstein lhe sobreviveu por 43 anos!

Mas o envolvimento de Einstein com a matemática, e os grandes matemáticos do seu tempo, estava apenas começando. Essa parte da história fica para a semana que vem.

Créditos: FOLHA

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