ALBERT EINSTEIN (1879-1955) publicou, em 1905, três estudos de Física, todos eles impactantes. Era uma verdadeira façanha para um físico alemão que trabalhava meio período no Escritório de Patentes da Suiça, em Berna. Os estudos explicavam o movimento browniano, (ou o deslocamento  aparentemente aleatório de partículas em suspensão num meio fluido), o efeito fotoelétrico (ou a emissão de elétrons quando expostos a uma radiação eletromagnética, como a luz, sobre uma placa metálica) e a relatividade especial. Em 1915, eles se seguiram de outro marco, a teoria da relatividade geral. Essa teoria foi comprovada de maneira espetacular apenas quatro anos depois por observações durante um eclipse solar. Einstein se tornou um nome familiar. Ele recebeu o prêmio Nobel em 1921 pelo seu trabalho com o efeito fotoelétrico. Em 1933, Einstein se mudou para os Estados Unidos  e assinou uma famosa carta alertando o presidente Roosevelt sobre o risco dos alemães desenvolverem uma arma nuclear, o que levou à criação do Projeto Manhattan.

A Fórmula   E=mc² expressa que massa e energia são equivalentes. A fórmula nos diz que a energia liberada pela destruição de uma massa (m) é igual  a m vezes a velocidade da luz (c) ao quadrado. Como a luz viaja a 300 milhões de metros por segundo (no espaço vazio), mesmo a destruição de uns pouco átomos libera uma enorme quantidade de energia. Nosso sol e as usinas nucleares produzem energia dessa maneira.

A cor dos astros revela sua temperatura: A cor de uma estrela denuncia sua temperatura. Quanto mais clara ou azul é a cor refletiva, mais quente ela é. Ao solucionar o problema de por que o brilho do carvão é vermelho e não azul, o físico alemão Max Planck deu início a uma revolução que conduziu ao nascimento da física quântica. Buscando descrever tanto a luz quanto o calor em suas equações, ele segmentou a energia em pequenos pacotes, ou quanta de radiação : estas, de alta frequência, possuem mais energia que aquelas de baixa frequência. O universo, por ocasião do big bang possuía altíssima frequência, e, depois, continua esfriando. O satélite da NASA (Cosmic Background Explorer, COBE), em 1990, mapeou esta radiação cósmica de fundo, que havia sido detectada em 1960.

O surgimento do eletromagnetismo: A luz é uma onda eletromagnética. Estendendo-se além do espectro da luz visível, o eletro magnetismo vai desde as ondas de rádio até os raios gama. Sua descoberta foi o estímulo tanto para o surgimento da teoria da relatividade quanto para a física quântica. Em 1900, Einstein mostrou que a luz de fato pode se comportar ora como uma torrente de partículas, hoje chamadas fótons, que carregam energia,  mas não possuem massa; ou como ondas, em campos elétricos e magnéticos. Em 1905 ele lançou a Teoria da Relatividade Especial, na qual detalha as particularidades da luz ora como onda, ora como partícula.

Esta dualidade onda-partícula referida à luz, teve sua comprovação em laboratório em 1922, quando Arthur Compton teve sucesso na dispersão de raios X a partir de elétrons, medindo a pequena mudança de frequência que resultou daí. Tanto fótons de raios X quanto elétrons estavam se comportando como bolas de bilhar. Einstein estava certo. Além disso, todos os fenômenos eletromagnéticos se comportavam como partículas. Hoje, físicos testemunham o comportamento onda-partícula em nêutrons, fótons e moléculas- até mesmo das grandes.

Naturalmente,  a luz trafega sempre à mesma velocidade, qualquer que seja sua fonte: um farol de bicicleta, um trem ou um jato supersônico. Einstein mostrou, em 1905, que nada pode viajar mais rápido que a luz. O tempo e o espaço se distorcem quando nos aproximamos desse limite de velocidade universal. Perto da velocidade da luz, o tempo desacelera e os objetos se encolhem e se tornam mais pesados.

Objetos ficam maciços quando se aproximam da velocidade da luz, de acordo com E=mc². Esse ganho de peso é pequeno a baixas velocidades, mas se torna infinito à velocidade da luz, de forma que qualquer aceleração além dela se torna impossível. Então, nada pode exceder a velocidade da luz. Qualquer objeto com massa jamais poderá atingi-la, apenas chegar quase lá, tornando-se mais pesado e mais difícil de acelerar à medida que se aproximar daquele limite. A luz em si é feita de fótons, que não têm massa, por isso não são afetados.

A teoria de Einstein afirma que todo movimento é relativo: não existe ponto de vista privilegiado. Se você está sentado em um trem e vê outro trem se mover ao lado, você pode não saber qual trem está parado e qual está deixando a estação. De modo similar, apesar de a Terra estar se movendo em torno do Sol e ao longo de nossa própria galáxia, nós não percebemos esse movimento. Movimento relativo é tudo aquilo que podemos experimentar.

A teoria especial de Einstein causou constrangimento e levou décadas para ser aceita. As implicações, incluindo a equivalência entre massa e energia, a dilatação do tempo e da massa, eram profundamente  diferentes de qualquer coisa considerada anteriormente. Talvez a única razão pela qual a relatividade tenha sido apreciada é que Max Planck ouviu falar sobre ela e ficou fascinado. A defesa de Planck sobre a teoria da relatividade especial  alçou Einstein aos grandes círculos acadêmicos e, finalmente, à fama.

EINSTEIN E A CRISE DA RAZÃO

Maurice MERLEAU-PONTY, pensador francês falecido em 1961, em um resumo sobre Einstein e seus dilemas intelectuais como cientista, nos brinda com uma bela digressão filosófica sobre a crise da razão clássica, esta como sempre fora entendida pela grande maioria dos pensadores, desde os gregos. As ideias principais estão assim formuladas:

1. Às pretensões de hegemonia da razão para resolver os problemas do mundo, ao tempo e modo de Augusto Comte (sec XIX), sucedeu-se um momento de crise da razão científica, com o aparecimento da teoria da relatividade de Einstein (sec XX), que subverteu as formas tradicionais de considerar muitos fenômenos, como aqueles relativos ao tempo e ao espaço.
2. Contudo, Einstein parece manter ainda sua confiança na ciência clássica, ao afirmar: “Acredito num mundo em si, mundo regido por leis que tento apreender de uma maneira selvagemente especulativa”. Porém, Einstein reluta em aceitar uma harmonia preestabelecida, à maneira cartesiana, ou mesmo uma visão idealista à moda platônica, preferindo mais referir-se a um Deus como o de Spinoza, onde há mistério e religiosidade cósmica: “a coisa menos compreensível do mundo, dizia ele, é que o mundo seja compreensível”.
3. Einstein assim coloca a física clássica em seu limite crítico, relutando em aceitar os argumentos da física ondulatória, que joga com um mundo apenas de probabilidades: “Todavia, acrescentava ele, não posso invocar nenhum argumento lógico para defender minhas convicções, a não ser meu dedinho, única e fraca testemunha de uma opinião profundamente arraigada na minha pele.” Seu dedinho era o sinal patético de sua indecisão entre o fracasso da ciência clássica e o mistério de suas especulações sobre um Deus ‘sofisticado ou refinado’.
4. Eis que então a notoriedade de Einstein dá o que falar. Sua glória é como um cumprir a vontade dos deuses, o momento de uma crise da razão que transforma os sábios em taumaturgos.
5. Contudo, o fato principal a reconhecer é esta capacidade humana de falar e calcular, criando algoritmos e linguagens, num processo simbólico que não perde os vínculos com a realidade experimental. Não obstante ainda não possuímos uma teoria rigorosa do simbolismo. Depois disso, tudo passa a ser magia e ocultismo.
6. Em discussão com Einstein sobre o problema dos tempos múltiplos, aqueles referidos a diferentes observadores, Bergson propõe a distinção entre verdades físicas e verdades naturais, enfatizando a realidade sui generis de seu tempo duração. Pois esta intuição original é o pressuposto nas próprias teorias físicas! Portanto, há sempre que distinguir entre o mundo imediato de nossas percepções e o mundo sofisticado das fórmulas matemáticas.
7. Que iria responder Einstein? Que o tempo do filósofo não é diferente daquele pesquisado pelo físico, porém, mesmo que haja uma noção intuitiva do simultâneo, só à ciência compete constatar sua percepção relativa, quando referido a grandes distâncias. Não obstante, convém assinalar que esta percepção relativa do tempo, quando ensina que meu presente é simultâneo ao futuro de um outro observador bastante afastado de mim, arruína o próprio sentido do futuro…
8. Ora, na medida em que Einstein sustenta a validade da expressão matemática como dirigida ao real, fica preso a um paradoxo que ele nunca desejou, mas não soube como superar. Por isso, o vigor da razão está ligado ao renascimento de um sentido filosófico que, certamente, justifica a expressão científica do mundo, porém em sua ordem, em seu devido lugar no todo do mundo humano, conclui Merleau-Ponty.

A COMPROVAÇÃO DAS ONDAS GRAVITACIONAIS

Einstein afirmou, em 1915, na Teoria  Geral  da Relatividade,  que o espaço é maleável  como a superfície de um lago: ele pode se esticar e encolher, ao encontro de qualquer corpo sólido, provocando a curvatura da luz que o atravessa. Tal conclusão pôde ser comprovada em Fortaleza, em 29 de maio de 1919, por ocasião de um eclipse solar. Tais ondas gravitacionais puderam ser detectadas também,  na colisão de dois buracos negros, cada um com cerca de 30 vezes mais massa  que o Sol, a mais de 1 bilhão de anos-luz de distância.  Com esse sinal, podemos estudar  objetos astrofísicos  e até as ondas causadas pelo Big Bang, nos primeiros instantes do Universo. Uma das formas de produzir um buraco negro é por meio de uma supernova – a explosão de uma estrela de alta massa- que deve ser uma fonte importante de ondas gravitacionais. Outra, é pela colisão de duas estrelas de nêutrons. A análise das ondas gravitacionais permite lampejos sofisticados sobre esses processos e pode permitir ainda a descoberta de coisas ainda mais estranhas, como as hipotéticas cordas cósmicas. Só agora, porém, estas ondas puderam ser detectadas experimentalmente, o que foi tornado possível pelo desenvolvimento de alta tecnologia, através de um sistema de raios lasers, conhecido pela sigla LIGO (Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferômetro de Laser).  Ele consiste em duas instalações idênticas localizadas nos Estados de Washington e da Louisiana, nos EUA, contendo um projetor, que lança o feixe de raios. A luz é então dividida em duas e enviada a túneis idênticos e perpendiculares de 4 km. Daí, os feixes são constantemente refletidos entre espelhos. No encontro dos feixes, ao retorno, eles se chocam, produzindo um som, agora denominado chirp, a melodia das ondas gravitacionais. A experiência foi comunicada oficialmente por David Reitze, em 12 de Fevereiro de 2016.

Está desencadeada uma corrida internacional pela detecção de novas ondas gravitacionais, incluindo Brasil, Itália, China, Japão e Índia. O projeto brasileiro, denominado SCHENBERG, em homenagem ao físico Mário Schenberg, está instalado no Instituto de Física da USP, porém, sua antena  está de mudança para o Inpe em São José dos Campos, onde terá sua sensibilidade aprimorada. Funciona desde 2006 e consiste numa esfera metálica que é resfriada a temperaturas próximas do zero absoluto (-273 graus centígrados) e é equipada para detectar a vibração produzida pela passagem de ondas gravitacionais.

CONCLUSÃO

Como se vê, a física quântica deve muito a esse pensador privilegiado, que muito contribuiu para o avanço das pesquisas no campo micro e macrocósmico. E a humanidade tem a obrigação de venerá-lo em todas as épocas, como um dos homens que soube contribuir para o progresso universal. Parabéns à Academia Paranaense de Letras, pela iniciativa de reverenciá-lo, em momento tão oportuno.

FONTES

• BAKER, Joanne. 50 Ideias de Física Quântica. SP, Ed Planeta 2015
• Folha de São Paulo, 17 de Fevereiro de 2016, caderno B5
• Notas do Autor