ALBERT EINSTEIN

Na história da família Einstein , não se registrou caso anterior de qualquer particular realização de alcance intelectual ou científico . O pai de Einstein , Hermann , foi um homem de negócios despreocupado e não muito bem sucedido . De sua mãe herdou o gosto por música clássica. Aos seis anos começou a acompanhar lições de violino . Era uma criança sonhadora , que não apreciava esportes e jogos , que falava com alguma dificuldade .

A não ser pelo trabalho que pôde executar por iniciativa própria , Einstein detestou o ginásio. Desprezava o ensino maquinal . Para se livrar das aulas , conseguiu um atestado declarando que , por motivo de uma depressão nervosa , impunha-se que ele deixasse a escola . Diferentemente da maioria que abandonaram a escola , empenhou-se , sozinho , em um programa de estudo de matemática . Obteve , a seguir , uma declaração do professor de matemática , afirmando que os avançados conhecimentos da matéria , permitiam-lhe estudar na Universidade sem o diploma ginasial .

No exame de admissão para a Politécnica Federal da Suíça , foi reprovado . Passado um ano , voltou a candidatar-se , e foi aceito . Em Zurique , aos dezesseis anos , Einstein decidiu abandonar o estudo da matemática pura - a que se vinha entregando por iniciativa própria - e dedicar-se a Física . Foi a essa altura , que ele começou a dar-se conta de que os fundamentos que procurava dominar eram fundamentos defeituosos . Einstein começou a indagar de si mesmo quais seriam as consequências de ele ver-se capacitado a deslocar-se a velocidade da luz .

De acordo com as leis de Newton , se uma pessoa sofre aceleração por longo tempo , em razão de estar exposta à ação de uma força , essa pessoa chegará afinal , a atingir a velocidade da luz e , pois , qualquer velocidade . Imaginemos , porém , uma onda . Suponhamos encontrar-nos em repouso e a onda a mover-se . Observaremos um padrão de cristas e cavados que se repetem regularmente . Suponha-se , porém , que podemos deslocar-nos com a velocidade de propagação da onda . Poderíamos , em tal caso , acompanhar uma crista ou uma depressão e as oscilações simplesmente desapareceriam a nossos olhos de observadores em movimento . De acordo com essa maneira de ver , se um observador pudesse deslocar-se à velocidade da luz , a luz deixaria de ter constituição ondulatória , a seus olhos . As equações de Maxwell não permitem essa eventualidade e , assim , ou estão erradas ou não será possível viajar a velocidade da luz .

Einstein deu-se conta de que um observador que se movesse à velocidade da luz violaria o princípio da "relatividade" . Para compreender essa asserção , importa reexaminar um aspecto das leis de Newton . No que se concerne a mecânica newtoniana , não há diferença entre um estado de "repouso" e um movimento retilíneo uniforme .

Imaginemos , porém , a situação de nos encontrar-nos em um veículo fechado que se desloca em movimento uniforme ; como não há aceleração , não há nada que nos perturbe , não teríamos como dar-nos conta do movimento . A revolução da Terra em torno do Sol fornece exemplo aproximado do que queremos dizer . Não temos conciência de que esse movimento exista . A razão de a esse fato atribuir-se o nome de princípio da relatividade , deve-se a circunstância de que ele significa que não há estado de repouso absoluto ou movimento uniforme absoluto . Tem perfeito sentido dizer que um observador se está deslocando , em relação a outro , com movimento uniforme , poderíamos a princípio , olhar pela janela do carro e medir a velocidade em relação ao solo , mas não tem sentido dizer que o solo se encontra em repouso absoluto . Em repouso em relação a quê ? -- essa é a questão .

Desde o início , disse Einstein , pareceu-me intuitivamente claro que , apreciado do ponto de vista desse observador ( que se desloca à velocidade da luz , em movimento uniforme ) tudo teria de ocorrer de conformidade com as mesmas leis que se aplicam ao observador que , relativamente à Terra , se encontra emm repouso . O verdadeiro problema é o de saber como conciliar a mecânica newtoniana , que permite ao observador sofrer aceleração que o leve a atingir à velocidade da luz , com o princípio da relatividade da teoria eletromagnética , o qual não permite ao observador se deslocar com a velocidade da luz . O gênio de Einstein consistiu em reconhecer que essas duas teorias não podem ser conciliadas e que está em erro a mecânica newtoniana . A mecânica newtoniana foi concebida para explicar os movimentos de objetos que se deslocam a velocidade muito inferior a da luz . Aplicadas a esses objetos , a mecânica newtoniana e a teoria especial da relatividade conduzem a resultados quase idênticos .

O primeiro trabalho de Einstein a propósito de relatividade , principia com uma análise da relatividade do tempo . De modo geral , contemplamos os acontecimentos e nossos relógios e comparamos as observações . Na prática , agimos dessa maneira , sem enfrentar dificuldades especiais . No que se refere a física , importa sermos cautelosos , distinguindo entre a sensação subjetiva do tempo e o tempo objetivo que os relógios medem . Se refletirmos , damo-nos conta de que , não sendo infinita a velocidade da luz , algum tempo decorre para que ela , que está iluminando o evento , atinja nossos olhos e , assim , estamos colocando em correlação com nossos relógios , um evento que já ocorreu .

Todas as asserções feitas são elementares e o mais conservador dos físicos newtonianos nada veria ai o que o perturbasse. É no passo seguinte que a revolução se inicia .O problema é este : Pode este ser aplicado a relógios em movimento ? A essa altura , Einstein formulava uma hipótese à primeira vista surpreendente , mas confirmada por todos os testes experimentais já realizados : Medida por um observador , a medida da luz é sempre a mesma , independente da velocidade que tenha o objeto que a emite em relação àquela do observador . ( É bem sabido que a luz emitida por uma fonte em movimento , sofre alteração de cor , isto é , sua frequência cresce e seu comprimento de onda decresce , de modo que ambas se compensam e a velocidade permanece constante ).

Para formular este princípio ( da constância ) , Einstein foi mais uma vez guiado por sua intuição quanto ao que era simples e correto . As equações de Maxwell incluem o princípio da constância , mas como conflitavam com a mecânica newtoniana , era preciso adivinhar quais as equações corretas . Dispondo do princípio da constancia , podemos voltar a questão dos relógios . Imaginemos estar dois relógios sincronizados separados por uma distância , com dois observadores localizados no ponto médio da distância entre eles .Um dos observadores inicia movimento na direção de um deles . Ambos os relógios que se acham em repouso indicam 7 hs , e conforme combinado , um sinal luminoso é emitido do ponto em que se acha cada um dos relógios . Ao observador que está em repouso a meia distância , os dois sinais chegam simultaneamente . Entretanto do ponto de vista do observador que se encontra em movimento em relação a eles , o mesmo não acontecerá . O "tempo" em um referencial diferirá do "tempo" em outro referencial . Havendo provocado o problema , Einstein , avançou para estabelecer a fórmula matemática suscetível de predizer como a marcha de um relógio em movimento se relaciona com um relógio em repouso .

Consideraremos , adiante , outras consequências decorrentes da teoria da relatividade do tempo . Aduziremos inicialmente um argumento qualitativo para demonstrar que a marcha de um relógio em movimento é mais lenta que a de relógios em repouso . Imagine uma barra de cristal , vertical , dentro da qual um raio de luz se desloca de um extremo a outro . Os dois extremos , por sinal , dispõe de espelhos . O raio de luz gasta um segundo para ir de uma ponta a outra . Se a barra se deslocar para a direita , o raio de luz não estará mais se movendo apenas de baixo para cima , mas também da esquerda para a direita , e assim percorrerá , aos olhos do observador em repouso na Terra , uma distância maior e demorará mais tempo para atravessar a barra de cristal . Como não é possível que a velocidade da luz tenha diminuído , temos que concluir que o tempo transcorre mais lentamente para objetos em movimento .

Dito em termos de maior exatidão : o período do relógio em movimento , aos olhos de um observador em repouso , vai-se tornando mais e mais longo , na medida em que a velocidade desse movimento se aproxima da velocidade da luz ; e se o relógio pudesse atingir a velocidade da luz , seu período , aos olhos do observador em repouso , tornar-se-ia infinito.------------------- Reproduziremos agora , trechos do livro O Poder Nu , de Albert Einstein----------------------

[.....] não me considero o pai da energia atômica . Tive apenas uma participação indireta na descoberta desse fenômeno . A bem dizer , não pensei sequer que viveria para ver esse princípio posto em prática . Pensava apenas que a liberação de enrgia atômica seria teoricamente possível . Só quando foi descoberto , por acaso , o princípio da reação em cadeia , é que as coisas parecem ter se precipitado . [ ......]

Não posso predizer quando terá início uma exploração da energia atômica para fins pacíficos e construtivos. Tudo o que sabemos hoje é como utilizar uma quantidade relativamente grande de urânio. Quanto à utilização de quantidades mínimas desse minério para fazer funcionar o motor de um carro ou de um avião , por enquanto sua possibilidade está excluída e ninguém sabe ainda quando se poderá pensar nisso . Sem dúvida , chegaremos lá um dia , mas quando ? Só Deus sabe . Ninguém sabe tampouco quando outros materiais além do urânio , materiais mais comuns , poderão ser usados para liberar energia atômica. É provável que tais materiais estejam entre os elementos mais pesados , que possuem grande massa atômica e que deverão ser relativamente raros , por conta de sua instabilidade .É possível que a maioria deles já tenha desaparecido , por desintegração radioativa . Por essa razão , mesmo que a liberação de energia atômica torne-se no futuro uma das mais importantes descobertas de toda história da humanidade , pode acontecer que não venhamos ainda a experimentar seus efeitos benéficos , nem hoje , nem mesmo amanhã.

Se não acredito que a energia atômica possa tão cedo trazer todos os seus benefícios à humanidade , acredito , pelo contrário , que ela constitui hoje uma ameaça . Talvez seja melhor assim: é um bom meio de intimidar os homens e força-los a pôr finalmente um pouco de ordem nos assuntos internacionais , coisa que ainda parecem longe de poder fazer espontaneamente .[ ...... ]

Em 10 de dezembro de 1945 , durante um jantar oferecido para a entrega do prêmio Nobel , Einstein pronunciou o discurso seguinte :

Os físicos de hoje estão numa situação que lembra a de Alfred Nobel .Nobel inventou um explosivo mais poderoso que tudo o que se conhecia , um meio de destruição que parecia , na época , diabólico . Foi para expiar essa descoberta e aliviar sua consciência,que ele instituiu em favor da paz ,o prêmio que hoje tem seu nome. Os físicos que nesses últimos anos participaram da fabricação da arma mais temível jamais inventada , carregam sentimento igual de responsabilidade , para não dizer culpa . Como cientistas , o que fizermos será pouco para alertar o público diante de tais armas . Não tenho o direito de relaxar os esforços que temos feito para conscientizar os povos do mundo inteiro , e mais ainda seus governantes , do desastre indizível que provocarão com certeza , se não se decidirem a mudar de atitude , uns com relação aos outros , e se não reconheceren a responsabilidade que lhes incumbe de preparar um futuro mais seguro . Fizemos de tudo para sermos os primeiros a possuir esse tipo de arma , para que não se servissem dela os inimigos da humanidade . Conhecemos as intenções dos nazistas e , sem esforço , podemos imaginar a que nível de destruição eles teriam chegado se tivessem em seu poder a arma atômica , sem falar da submissão que teriam conseguido impor aos povos do mundo inteiro com uma arma assim . Essa arma , quisemos que fosse entregue nas mãos das nações americana e britânica , que souberam lutar pela paz e pela liberdade . Mas a constituição das Nações Unidas até agora não trouxe a garantia de paz e liberdade que parecia , no entanto , prometer . Nós ganhamos a guerra , mas ainda não a paz .

Física Clássica:

Para compreender a concepção de Einstein no início de seus estudos , devemos recordar como a ele se apresentava a física , ao fim do século XIX . Em termos amplos , dois dos temas principais se punham no campo da matéria: a mecânica de Newton , e as equações de Maxwell , que explicavam a eletricidade e o magnetismo .

Começamos com o estudo da mecânica , onde iremos iniciar relatando as contribuições de Galileu . Dentre as muitas contribuições que dele recebeu a ciência , desejamos sublinhar duas . A primeira correspondeu à conjetura de que , não havendo resistência do ar , todos os corpos , independentemente da massa , cairiam com igual aceleração . A segunda contribuição , refere-se ao papel da inércia no movimento . Galileu admitiu que o papel da força é o de alterar o estado do movimento ou de produzir aquilo que, em nossos dias , chamaríamos de aceleração .Estava preparado o palco para a síntese newtoniana . Inventando o cálculo diferencial , Newton pôde oferecer definição precisa da taxa de variação da distância percorrida ao longo de uma trajetória , no limite em que essa distância se torna arbitrariamente pequena. Desta forma pôde definir a velocidade num ponto qualquer da trajetória . Obtida a velocidade , pôde medir sua variação , ou seja , a aceleração . Essa aceleração é causada pelas forças que atuam sobre o objeto . Assim chegou a uma relação entre força e aceleração , F=m a .

Nos termos da mecânica newtoniana , uma vez especificadas as forças e as condições iniciais , é possível calcular o movimento das partículas até futuro indefinido . Em outras palavras , todo o futuro do Universo está fixado e é , pelo menos em princípio , calculável , se conhecidos o presente estado das coisas e as forças atuantes . Demos atenção , agora , à eletricidade . Ao final do século XVIII , havia três coisas assentadas com respeito à eletricidade e ao magnetismo .

Ímãs se influenciam , isto é , interagem entre si Correntes elétricas e ímãs podiam interagir Correntes elétricas podem apresentar interações magnéticas O passo seguinte foi dado por Faraday . Em 1813 , iniciou a série de experimentos que o levaram , afinal , à descoberta da indução eletromagnética e ao conceito de campo eletromagnético. Embora essa idéia de "campo" seja, em essência , uma idéia matemática , Faraday não tinha o preparo matemático para transformá-lo em teoria quantitativa . Isso foi feito logo depois , pelo físico Maxwell. Ao início de sua carreira , Maxwell começou a formular o conjunto de equações que levam o seu nome e que , dando a impressão quantitativa as linhas de força ("campo") de Faraday , constituem atualmente ao ponto de partida para a discussão da eletricidade e do magnetismo. Uma das "conclusões" de Maxwell era a predição de um fenômeno inteiramente novo - a propagação da radiação eletromagnética no vácuo. Raciocinava assim : Se um objeto eletricamente carregado for posto a vibrar , parte do campo magnético que circunda a carga se destacará desta e passará a propagar-se sob forma de onda . Essa onda , diversamente do que ocorre com as ondas sonoras e com as que se propagam na água , propagar-se-ão , segundo as equações de Maxwell , no vácuo. E mais ainda , com base nas equações , podia predizer a velocidade que era de aproximadamente 300000Km/s - a velocidade da luz . Foi esse o primeiro indício de a luz ser uma onda (fenômeno) eletromagnética .

E=mc2

Um dos mais significativos aspectos do trabalho de Albert Einstein foi o de dar natural unidade aos conceitos de eletricidade e magnetismo . Essa unificação está presente nas equações de Maxwell, mas a teoria da relatividade proporciona maneira nova de encará-la .Einstein demonstra que uma vez em movimento o elétron , a força elétrica se altera e, a par disso , o elétron passa a gerar força magnética. Em ouras palavras ,a eletricidade e o magnetimo são , em essência , o mesmo fenômeno , e o aspecto que recebe realce, depende da velocidade do observador relativamente ao elétron. Em verdade , Einstein entreviu algo mais , que se revelou de grande importância para a verificação da teoria . Dito de maneira simples: Qualquer eletron em movimento ou quaquer objeto em movimento passa a ter massa maior quando se desloca em relação a um observador do que quando se encontra em repouso relativamente a esse mesmo observador. Na medida em que a velocidade desse objeto se aproxima da velocidade da luz , sua massa se torna infinita .

O leitor haverá talvez notado que não se mencionou o mais conhecido resultado da teoria da relatividade de Einstein , a fórmula que se tornou quase sinônima de seu nome E=mc2 . A fórmula e sua interpretação correta figuram em notável trabalho de três páginas , intitulado : Depende a inércia de um corpo de seu conteúdo de energia ? O trabalho é modelo perfeito do melhor processo dedutivo aplicado à Física . Nesse caso , Einstein imaginou um átomo ou qualquer outra partícula que se desintegre radioativamente emitindo radiação eletromagnética . Aplicando o princípio segundo o qual energia e momento se conservam durante a desintegração e fazendo engenhoso uso da transformação de Lorentz , Einstein pôde sustentar que o átomo após a desintegração haveria de ter massa inferior à do átomo original . E mais , a quantidade de massa perdida era igual a energia total desprendida em virtude da radiação , dividida pelo quadrado da velocidade da luz ( m=E/c2 ) . Fundamentalmente , a equação de Einstein revelou uma nova e , até a época , insuspeitada fonte de energia . O mero fato de um objeto material ter massa , dota-o de energia , mc2 , que é significativa , já que é muito alta a velocidade da luz .