(' Super Books ') #1

Terra
sol
Estrela
Luz proveniente da estrela
Posição aparente da estrela


Fig. 2.


Normalmente, é muito difícil observar este efeito, porque a luz do Sol torna impossível a observação de estrelas que
aparecem perto do Sol. Contudo, é possível fazê-lo durante um eclipse do Sol, quando a sua luz é bloqueada :, pela
Lua. A predição de Einstein da deflexão da luz não pôde ser testada imediatamente em 1915, porque se estava em
plena Primeira Guerra Mundial; foi só em 1919 que uma expedição britânica, ao observar um eclipse na África
Ocidental, mostrou que a luz era realmente deflectida pelo Sol, tal como havia sido predito pela teoria: Esta
comprovação de uma teoria alemã por cientistas britânicos foi louvada como um grande acto de reconciliação entre
os dois países depois da guerra. É, portanto, irónico que o exame posterior das fotografias tiradas durante essa
expedição mostrasse os erros, que eram tão grandes como o efeito que tentavam medir. As medidas tinham sido
obtidas por mera sorte ou resultavam do conhecimento prévio do que pretendiam obter, o que não é tão invulgar
como isso em ciência. A deflexão da luz tem, contudo, sido confirmada com precisão por numerosas observações
posteriores.


Outra predição da relatividade geral é que o tempo devia parecer decorrer mais lentamente perto de um corpo
maciço como a Terra. E isto porque há uma relação entre a energia da luz e a sua frequência (ou seja, o número de
ondas luminosas por segundo): quanto maior for a energia, mais alta será a frequência. Quando a luz se propaga no
sentido ascendente no campo gravitacional da Terra, perde energia e a sua frequência baixa. (Tal significa que o
tempo decorrido entre uma crista de onda e a seguinte aumenta). A um observador situado num ponto muito alto
parecerá que tudo o que fica por baixo leva mais tempo a acontecer. Esta predição foi testada em 1962, com dois
relógios muito precisos, instalados no topo e na base de uma torre de água. Verificou-se que o relógio colocado na
parte de baixo, que estava mais perto da Terra, andava mais lentamente, em acordo absoluto com a relatividade
geral. A diferença de velocidade dos relógios a alturas diferentes acima do globo é agora de considerável importância
prática, com o advento de sistemas de navegação muito :, precisos, baseados em sinais emitidos por satélites. Se se
ignorassem as predições da relatividade geral, a posição calculada teria um erro de vários quilómetros!


As leis do movimento de Newton acabaram com a ideia da posição absoluta no espaço. A teoria da relatividade
acaba de vez com o tempo absoluto. Consideremos dois gémeos: suponha que um deles vai viver para o cimo de
uma montanha e que o outro fica ao nível do mar. O primeiro gémeo envelheceria mais depressa que o segundo.
Assim, se voltassem a encontrar-se um seria mais velho que o outro. Neste caso, a diferença de idades seria muito
pequena, mas podia ser muito maior se um dos gémeos fosse fazer uma longa viagem numa nave espacial a uma
velocidade aproximada à da luz. Quando voltasse, seria muito mais novo do que o que tivesse ficado na Terra. Isto é
conhecido por paradoxo dos gémeos, mas só é um paradoxo se tivermos em mente a ideia de tempo absoluto. Na
teoria da relatividade não existe qualquer tempo absoluto; cada indivíduo tem a sua medida pessoal de tempo que
depende de onde está e da maneira como se está a mover.


Até 1915, pensava-se que o espaço e o tempo eram um palco fixo onde os acontecimentos ocorriam, mas que não
era afectado por eles. Tal era verdade mesmo para a teoria da relatividade restrita. Os corpos moviam-se atraídos e
repelidos por forças, mas o espaço e o tempo continuavam, sem serem afectados. Era natural pensar que o espaço
e o tempo continuassem para sempre.


A situação, no entanto, é completamente diferente na teoria da relatividade geral. O espaço e o tempo são agora
quantidades dinâmicas: quando um corpo se move, ou uma força actua, a curvatura do espaço e do tempo é
afectada e, por seu lado, a estrutura do espaço-tempo afecta o movimento dos corpos e a actuação das forças. O
espaço e o tempo não só afectam como são afectados por tudo o que acontece no Universo. Tal como não podemos
falar de :, acontecimentos no Universo sem as noções de espaço e tempo, também na relatividade geral deixou de
ter sentido falar sobre o espaço e o tempo fora dos limites do Universo.


Nas décadas seguintes, esta nova compreensão de espaço e tempo iria revolucionar a nossa concepção do
Universo. A velha ideia de um Universo essencialmente imutável, que podia ter existido e podia continuar a existir
para sempre, foi substituída pela noção de um Universo dinâmico e em expansão, que parecia ter tido início há um
tempo finito no passado, e que podia acabar num tempo finito no futuro. Essa revolução constitui o assunto do
próximo capítulo. E, anos mais tarde, foi também o ponto de partida para o meu trabalho de física teórica. Roger
Penrose e eu mostramos que a teoria da relatividade geral de Einstein implicava que o Universo tinha de ter um
princípio e, possivelmente, um fim.


III. O Universo em Expansão


Se olharmos para o céu numa noite de céu limpo e sem luar, os objectos mais brilhantes que podemos ver serão