como a teoria da relatividade influenciou na física moderna?

As teorias do início do século tiveram grande impacto sobre o desenvolvimento da Física. A partir delas, chegamos a diversas outras conclusões que revolucionaram a Ciência e cujo impacto experiementamos até hoje no desenvolvimento do eletrônica, das telecomunicações, na medicina e em muitas outras áreas. O estudo dessas teorias e suas consequências denominamos Fisica Moderna.

Histórico da Teoria da Relatividade

Embora o conceito de relatividade não foi introduzido por Einstein, a sua grande contribuição foi o reconhecimento de que a velocidade da luz no vácuo é constante e um limite físico para o movimento absoluto. Isto não tem um grande impacto na vida do dia-a-dia de uma pessoa, uma vez que viajar a velocidades muito mais lentas do que a velocidade da luz. Para objetos que viajam perto da velocidade da luz, no entanto, a teoria da relatividade afirma que os objetos se moverão mais lento e diminuir em comprimento do ponto de vista de um observador na Terra.

Quando Einstein aplicou sua teoria de campos gravitacionais, ele derivou a “curva contínua espaço-tempo” que retrata as dimensões de espaço e tempo como uma superfície bidimensional, onde objetos maciços criar vales e depressões na superfície. Este aspecto da relatividade explicou os fenômenos de flexão luz ao redor do sol, previu buracos negros, bem como a Radiação Cósmica de Fundo (CMB) – uma descoberta tornando anormalidades fundamentais na hipótese clássica de estado estacionário. Por seu trabalho sobre a relatividade, o efeito fotoelétrico e radiação de corpo negro, Einstein recebeu o Prêmio Nobel em 1921.

A primeira parte da teoria de Einstein, a Teoria da Relatividade Especial, foi elaborada em 1905. Segundo essa teoria, existe uma contração no comprimento dos corpos: quanto mais rápido um objeto se movimenta, mais curto ele fica. Esta teoria deduz que o comprimento, a massa e o tempo de um objeto variam de acordo com a sua velocidade.

No ano de 1915, o físico alemão desenvolveu a segunda parte de sua teoria: a Teoria da Relatividade Geral, na qual usou a constatação da teoria anterior para redefinir a gravidade, examinando a influência do espaço e do tempo na atração entre os corpos. A Teoria da Relatividade Geral considera os objetos que se movimentam de forma acelerada um em relação ao outro, para poder explicar as aparentes contradições entre as leis da relatividade e a lei da gravidade.

Entre os resultados obtidos com o estudo da Fisica Moderna temos:

Matéria e Energia são equivalentes

A matéria pode ser considereda uma grande quantidade de energia organizada. Algumas das provas de que isso é verdade são as usinas nucleares e as bombas atômicas que utilizam a energia contida em pequenas quantidades de matéria.

Tempo e Espaço dependem do referencial

As medidas de tempo e espaço não são iguais para todos. Se um observador move-se em velocidade próxima a da luz, o tempo se dilata e o espaço se comprime em relação a um outro observador em repouso. Hoje em dia satélites do sistema GPS possuem correção dos seus relógios devido aos efeitos da relatividade.

A Mecânica Quântica

Se a energia se propaga de maneira quantizada, a matéria e energia são equivalentes e o tempo-espaço é relativo as teorias de Newton deixam de ser aplicáveis a muitos fenômenos, principalmente em corpos muito pequenos como átomos e moléculas. A partir daí surge a Mecânica Quantica para estudar alguns destes casos.

O pricípio da Incerteza de Heisenberg

No estudo da Mecânica Quantica descobre-se que quanto maior a precisão para definir a velocidade de uma partícula, menor será a precisão para identificar sua posição e vice-versa. Isso não se deve a erros de medição: é uma lei da natureza. Este é, de maneira simplificada, o princípio da incerteza de Heisenberg.

Atualmente

O maior desafio da Física Moderna é formular teorias que reunam a Mecânica Quântica e a Relatividade de Einstein, formando uma espécie de "Teoria do Tudo" criando a base para entender todos os fenômenos do Universo.

Referências

PORTAL SÃO FRANCISCO. Teoria da Relatividade: O que é?. Disponível em: <https://www.portalsaofrancisco.com.br/fisica/teoria-da-relatividade>. Acesso em: 21 jul. 2018.

IANA, L. B. Física Moderna. Disponível em: <https://www.infoescola.com/fisica/fisica-moderna/>. Acesso em: 21 jul. 2018.

SILVA, D. Teoria da Relatividade. Disponível em: <https://www.estudopratico.com.br/teoria-da-relatividade/>. Acesso em: 21 jul. 2018.