A revolução relativista

Mesmo estabelecendo uma racionalização matemática do problema que vence o debate com os energetistas e restabelece a crença na previsibilidade das leis físicas, não resta dúvida que o estabelecimento de aproximações e tendencialidades probabilísticas inaugura um precedente que se constitui em um claro obstáculo no caminho dos anseios determinísticos da proposta anterior.

A revolução relativista

Dois séculos depois de Newton, Ernst Mach (1838-1916) vai defender um ponto de vista sobre o movimento e o fluir do tempo que se afasta completamente da concepção newtoniana. Para Mach:

A questão de que um movimento seja uniforme em si não tem

nenhum sentido. Muito menos podemos falar de um tempo

absoluto (independente de toda variação). Este tempo absoluto

não pode ser medido por nenhum movimento, não tem, pois

nenhum valor prático nem científico; ninguém está autorizado a

dizer que sabe algo dele; não é senão um ocioso conceito

metafísico (apud MARTINS 2007, p. 90).

Ainda de acordo com Martins (2007), ao negar a possibilidade de tempo absoluto, considerando-o um conceito puramente metafísico, Mach aproxima-se de Leibniz e de Einstein, a quem influencia diretamente. Contudo, não foi a partir do debate sobre a impossibilidade de um tempo absoluto que nasceu a Teoria da Relatividade, mas de uma dificuldade teórica de compatibilizar o eletromagnetismo com o princípio de relatividade da mecânica. Conforme este princípio, as leis da física devem permanecer invariantes por uma transformação de coordenadas entre sistemas inerciais de referência, o que não acontecia com as equações de Maxwell que descreviam o eletromagnetismo.

O problema surge a partir da descoberta de Joseph John Thomson de uma partícula portadora de carga negativa (o elétron), o que revela a natureza discreta da corrente elétrica e exige uma eletrodinâmica para corpúsculos em movimento, isto é, uma teoria que explique o comportamento de partículas carregadas deslocando-se em campos eletromagnéticos.

Parte do problema foi solucionado por Hendrik Lorenz em 1895, quando forneceu uma fórmula que estabelecia a força que age sobre uma partícula carregada deslocando-se em um campo magnético. Contudo, uma teoria completa deveria integrar em um mesmo quadro conceitual os corpos materiais da mecânica de Newton e o éter eletromagnético, duas entidades físicas que se comportavam diferentemente em relação ao princípio de relatividade do movimento proposto por Galileu. O quadro estava montado e o problema cobrava uma solução. Todavia, a famosa teoria que vai nascer deste problema, não pode ser entendida como uma obra da cabeça de Einstein. Neste ponto, concordamos com Martins (1994) que, embora Einstein tenha sido um dos seus principais idealizadores, a Teoria da Relatividade foi desenvolvida por diversos cientistas, cujos mais importantes são: Lorentz, Poincaré e o próprio Mach.

Quando, em 1905, Einstein (1879-1955) publica o artigo “Sobre a eletrodinâmica dos corpos em movimento”, estabelece dois postulados fundamentais que inauguram a Teoria da Relatividade Especial. O primeiro afirma que as leis da física são as mesmas para quaisquer referenciais inerciais e o segundo postula que a velocidade da luz no vácuo tem o mesmo valor para todos os observadores, independente de seus estados de movimento. Aparentemente simples, estes princípios são deveras revolucionários, conduzindo, como se sabe, ao conceito de espaço e tempo relativos e promovendo a unificação entre essas duas quantidades que passaram a definir uma nova entidade física: o espaço-tempo. Além disso, demonstra a inconsistência do conceito de simultaneidade que passa a depender do sistema de referência de cada observador, não havendo qualquer referencial privilegiado. Outra consequência direta dos postulados de Einstein é a conhecida unificação entre massa e energia, que estabelece a equivalência entre a massa de um corpo e a energia total que lhe corresponde. Em outras palavras, Einstein sugere que matéria e energia são manifestações distintas de uma mesma realidade física.

No entanto, diferentemente do que muitas pessoas acreditam, a Teoria da Relatividade não foi construída para dar vazão ao relativismo e postular que, a partir de então, tudo é relativo. Muito pelo contrário, o objetivo maior de Einstein era salvaguardar as leis físicas, e o seu alcance determinístico, garantindo a sua invariância mediante as modificações dos referenciais, mesmo que para isso tivesse que sacrificar os conceitos absolutos de tempo e espaço e postular um absoluto para velocidade da luz, que se torna independente de qualquer referencial. Contudo, não se pode negar o caráter revolucionário da teoria da relatividade em relação à mecânica newtoniana; uma ruptura que, conforme Bachelard (1984), afasta-se dos principais fundamentos da teoria anterior.

Embora compatível com o eletromagnetismo, ainda restava conciliar a Teoria da Relatividade com a gravitação, generalizando a teoria para referenciais acelerados. Em 1916, Einstein apresenta a Teoria da Relatividade Generalizada e estabelece a equivalência entre campos gravitacionais e referenciais acelerados, promovendo uma geometrização definitiva do espaço-tempo que passou a ser definido por uma métrica passível de ser afetada pela presença do conteúdo material do universo.

Além de prever uma pequena dilatação do tempo em presença de campos gravitacionais, a nova teoria levou a novos modelos cosmológicos e especulações sobre uma possível origem do tempo associada à origem do universo. Conforme o modelo do Big Bang, ou modelo padrão, o universo conhecido teria iniciado sua expansão cerca de 15 ou 20 bilhões de anos a partir de uma grande explosão na qual teria origem também o tempo.