ALBERT EINSTEIN

Na hist�ria da fam�lia Einstein , n�o se registrou caso anterior de qualquer particular realiza��o de alcance intelectual ou cient�fico . O pai de Einstein , Hermann , foi um homem de neg�cios despreocupado e n�o muito bem sucedido . De sua m�e herdou o gosto por m�sica cl�ssica. Aos seis anos come�ou a acompanhar li��es de violino . Era uma crian�a sonhadora , que n�o apreciava esportes e jogos , que falava com alguma dificuldade .

A n�o ser pelo trabalho que p�de executar por iniciativa pr�pria , Einstein detestou o gin�sio. Desprezava o ensino maquinal . Para se livrar das aulas , conseguiu um atestado declarando que , por motivo de uma depress�o nervosa , impunha-se que ele deixasse a escola . Diferentemente da maioria que abandonaram a escola , empenhou-se , sozinho , em um programa de estudo de matem�tica . Obteve , a seguir , uma declara��o do professor de matem�tica , afirmando que os avan�ados conhecimentos da mat�ria , permitiam-lhe estudar na Universidade sem o diploma ginasial .

No exame de admiss�o para a Polit�cnica Federal da Su��a , foi reprovado . Passado um ano , voltou a candidatar-se , e foi aceito . Em Zurique , aos dezesseis anos , Einstein decidiu abandonar o estudo da matem�tica pura - a que se vinha entregando por iniciativa pr�pria - e dedicar-se a F�sica . Foi a essa altura , que ele come�ou a dar-se conta de que os fundamentos que procurava dominar eram fundamentos defeituosos . Einstein come�ou a indagar de si mesmo quais seriam as consequ�ncias de ele ver-se capacitado a deslocar-se a velocidade da luz .

De acordo com as leis de Newton , se uma pessoa sofre acelera��o por longo tempo , em raz�o de estar exposta � a��o de uma for�a , essa pessoa chegar� afinal , a atingir a velocidade da luz e , pois , qualquer velocidade . Imaginemos , por�m , uma onda . Suponhamos encontrar-nos em repouso e a onda a mover-se . Observaremos um padr�o de cristas e cavados que se repetem regularmente . Suponha-se , por�m , que podemos deslocar-nos com a velocidade de propaga��o da onda . Poder�amos , em tal caso , acompanhar uma crista ou uma depress�o e as oscila��es simplesmente desapareceriam a nossos olhos de observadores em movimento . De acordo com essa maneira de ver , se um observador pudesse deslocar-se � velocidade da luz , a luz deixaria de ter constitui��o ondulat�ria , a seus olhos . As equa��es de Maxwell n�o permitem essa eventualidade e , assim , ou est�o erradas ou n�o ser� poss�vel viajar a velocidade da luz .

Einstein deu-se conta de que um observador que se movesse � velocidade da luz violaria o princ�pio da "relatividade" . Para compreender essa asser��o , importa reexaminar um aspecto das leis de Newton . No que se concerne a mec�nica newtoniana , n�o h� diferen�a entre um estado de "repouso" e um movimento retil�neo uniforme .

Imaginemos , por�m , a situa��o de nos encontrar-nos em um ve�culo fechado que se desloca em movimento uniforme ; como n�o h� acelera��o , n�o h� nada que nos perturbe , n�o ter�amos como dar-nos conta do movimento . A revolu��o da Terra em torno do Sol fornece exemplo aproximado do que queremos dizer . N�o temos conci�ncia de que esse movimento exista . A raz�o de a esse fato atribuir-se o nome de princ�pio da relatividade , deve-se a circunst�ncia de que ele significa que n�o h� estado de repouso absoluto ou movimento uniforme absoluto . Tem perfeito sentido dizer que um observador se est� deslocando , em rela��o a outro , com movimento uniforme , poder�amos a princ�pio , olhar pela janela do carro e medir a velocidade em rela��o ao solo , mas n�o tem sentido dizer que o solo se encontra em repouso absoluto . Em repouso em rela��o a qu� ? -- essa � a quest�o .

Desde o in�cio , disse Einstein , pareceu-me intuitivamente claro que , apreciado do ponto de vista desse observador ( que se desloca � velocidade da luz , em movimento uniforme ) tudo teria de ocorrer de conformidade com as mesmas leis que se aplicam ao observador que , relativamente � Terra , se encontra emm repouso . O verdadeiro problema � o de saber como conciliar a mec�nica newtoniana , que permite ao observador sofrer acelera��o que o leve a atingir � velocidade da luz , com o princ�pio da relatividade da teoria eletromagn�tica , o qual n�o permite ao observador se deslocar com a velocidade da luz . O g�nio de Einstein consistiu em reconhecer que essas duas teorias n�o podem ser conciliadas e que est� em erro a mec�nica newtoniana . A mec�nica newtoniana foi concebida para explicar os movimentos de objetos que se deslocam a velocidade muito inferior a da luz . Aplicadas a esses objetos , a mec�nica newtoniana e a teoria especial da relatividade conduzem a resultados quase id�nticos .

O primeiro trabalho de Einstein a prop�sito de relatividade , principia com uma an�lise da relatividade do tempo . De modo geral , contemplamos os acontecimentos e nossos rel�gios e comparamos as observa��es . Na pr�tica , agimos dessa maneira , sem enfrentar dificuldades especiais . No que se refere a f�sica , importa sermos cautelosos , distinguindo entre a sensa��o subjetiva do tempo e o tempo objetivo que os rel�gios medem . Se refletirmos , damo-nos conta de que , n�o sendo infinita a velocidade da luz , algum tempo decorre para que ela , que est� iluminando o evento , atinja nossos olhos e , assim , estamos colocando em correla��o com nossos rel�gios , um evento que j� ocorreu .

Todas as asser��es feitas s�o elementares e o mais conservador dos f�sicos newtonianos nada veria ai o que o perturbasse. � no passo seguinte que a revolu��o se inicia .O problema � este : Pode este ser aplicado a rel�gios em movimento ? A essa altura , Einstein formulava uma hip�tese � primeira vista surpreendente , mas confirmada por todos os testes experimentais j� realizados : Medida por um observador , a medida da luz � sempre a mesma , independente da velocidade que tenha o objeto que a emite em rela��o �quela do observador . ( � bem sabido que a luz emitida por uma fonte em movimento , sofre altera��o de cor , isto � , sua frequ�ncia cresce e seu comprimento de onda decresce , de modo que ambas se compensam e a velocidade permanece constante ).

Para formular este princ�pio ( da const�ncia ) , Einstein foi mais uma vez guiado por sua intui��o quanto ao que era simples e correto . As equa��es de Maxwell incluem o princ�pio da const�ncia , mas como conflitavam com a mec�nica newtoniana , era preciso adivinhar quais as equa��es corretas . Dispondo do princ�pio da constancia , podemos voltar a quest�o dos rel�gios . Imaginemos estar dois rel�gios sincronizados separados por uma dist�ncia , com dois observadores localizados no ponto m�dio da dist�ncia entre eles .Um dos observadores inicia movimento na dire��o de um deles . Ambos os rel�gios que se acham em repouso indicam 7 hs , e conforme combinado , um sinal luminoso � emitido do ponto em que se acha cada um dos rel�gios . Ao observador que est� em repouso a meia dist�ncia , os dois sinais chegam simultaneamente . Entretanto do ponto de vista do observador que se encontra em movimento em rela��o a eles , o mesmo n�o acontecer� . O "tempo" em um referencial diferir� do "tempo" em outro referencial . Havendo provocado o problema , Einstein , avan�ou para estabelecer a f�rmula matem�tica suscet�vel de predizer como a marcha de um rel�gio em movimento se relaciona com um rel�gio em repouso .

Consideraremos , adiante , outras consequ�ncias decorrentes da teoria da relatividade do tempo . Aduziremos inicialmente um argumento qualitativo para demonstrar que a marcha de um rel�gio em movimento � mais lenta que a de rel�gios 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 , disp�e 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 n�o estar� mais se movendo apenas de baixo para cima , mas tamb�m da esquerda para a direita , e assim percorrer� , aos olhos do observador em repouso na Terra , uma dist�ncia maior e demorar� mais tempo para atravessar a barra de cristal . Como n�o � poss�vel que a velocidade da luz tenha diminu�do , temos que concluir que o tempo transcorre mais lentamente para objetos em movimento .

Dito em termos de maior exatid�o : o per�odo do rel�gio 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 rel�gio pudesse atingir a velocidade da luz , seu per�odo , aos olhos do observador em repouso , tornar-se-ia infinito.------------------- Reproduziremos agora , trechos do livro O Poder Nu , de Albert Einstein----------------------

[.....] n�o me considero o pai da energia at�mica . Tive apenas uma participa��o indireta na descoberta desse fen�meno . A bem dizer , n�o pensei sequer que viveria para ver esse princ�pio posto em pr�tica . Pensava apenas que a libera��o de enrgia at�mica seria teoricamente poss�vel . S� quando foi descoberto , por acaso , o princ�pio da rea��o em cadeia , � que as coisas parecem ter se precipitado . [ ......]

N�o posso predizer quando ter� in�cio uma explora��o da energia at�mica para fins pac�ficos e construtivos. Tudo o que sabemos hoje � como utilizar uma quantidade relativamente grande de ur�nio. Quanto � utiliza��o de quantidades m�nimas desse min�rio para fazer funcionar o motor de um carro ou de um avi�o , por enquanto sua possibilidade est� exclu�da e ningu�m sabe ainda quando se poder� pensar nisso . Sem d�vida , chegaremos l� um dia , mas quando ? S� Deus sabe . Ningu�m sabe tampouco quando outros materiais al�m do ur�nio , materiais mais comuns , poder�o ser usados para liberar energia at�mica. � prov�vel que tais materiais estejam entre os elementos mais pesados , que possuem grande massa at�mica e que dever�o ser relativamente raros , por conta de sua instabilidade .� poss�vel que a maioria deles j� tenha desaparecido , por desintegra��o radioativa . Por essa raz�o , mesmo que a libera��o de energia at�mica torne-se no futuro uma das mais importantes descobertas de toda hist�ria da humanidade , pode acontecer que n�o venhamos ainda a experimentar seus efeitos ben�ficos , nem hoje , nem mesmo amanh�.

Se n�o acredito que a energia at�mica possa t�o cedo trazer todos os seus benef�cios � humanidade , acredito , pelo contr�rio , que ela constitui hoje uma amea�a . Talvez seja melhor assim: � um bom meio de intimidar os homens e for�a-los a p�r 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 pr�mio Nobel , Einstein pronunciou o discurso seguinte :

Os f�sicos de hoje est�o numa situa��o que lembra a de Alfred Nobel .Nobel inventou um explosivo mais poderoso que tudo o que se conhecia , um meio de destrui��o que parecia , na �poca , diab�lico . Foi para expiar essa descoberta e aliviar sua consci�ncia,que ele instituiu em favor da paz ,o pr�mio que hoje tem seu nome. Os f�sicos que nesses �ltimos anos participaram da fabrica��o da arma mais tem�vel jamais inventada , carregam sentimento igual de responsabilidade , para n�o dizer culpa . Como cientistas , o que fizermos ser� pouco para alertar o p�blico diante de tais armas . N�o tenho o direito de relaxar os esfor�os que temos feito para conscientizar os povos do mundo inteiro , e mais ainda seus governantes , do desastre indiz�vel que provocar�o com certeza , se n�o se decidirem a mudar de atitude , uns com rela��o aos outros , e se n�o 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 n�o se servissem dela os inimigos da humanidade . Conhecemos as inten��es dos nazistas e , sem esfor�o , podemos imaginar a que n�vel de destrui��o eles teriam chegado se tivessem em seu poder a arma at�mica , sem falar da submiss�o que teriam conseguido impor aos povos do mundo inteiro com uma arma assim . Essa arma , quisemos que fosse entregue nas m�os das na��es americana e brit�nica , que souberam lutar pela paz e pela liberdade . Mas a constitui��o das Na��es Unidas at� agora n�o trouxe a garantia de paz e liberdade que parecia , no entanto , prometer . N�s ganhamos a guerra , mas ainda n�o a paz .

F�sica Cl�ssica:

Para compreender a concep��o de Einstein no in�cio de seus estudos , devemos recordar como a ele se apresentava a f�sica , ao fim do s�culo XIX . Em termos amplos , dois dos temas principais se punham no campo da mat�ria: a mec�nica de Newton , e as equa��es de Maxwell , que explicavam a eletricidade e o magnetismo .

Come�amos com o estudo da mec�nica , onde iremos iniciar relatando as contribui��es de Galileu . Dentre as muitas contribui��es que dele recebeu a ci�ncia , desejamos sublinhar duas . A primeira correspondeu � conjetura de que , n�o havendo resist�ncia do ar , todos os corpos , independentemente da massa , cairiam com igual acelera��o . A segunda contribui��o , refere-se ao papel da in�rcia no movimento . Galileu admitiu que o papel da for�a � o de alterar o estado do movimento ou de produzir aquilo que, em nossos dias , chamar�amos de acelera��o .Estava preparado o palco para a s�ntese newtoniana . Inventando o c�lculo diferencial , Newton p�de oferecer defini��o precisa da taxa de varia��o da dist�ncia percorrida ao longo de uma trajet�ria , no limite em que essa dist�ncia se torna arbitrariamente pequena. Desta forma p�de definir a velocidade num ponto qualquer da trajet�ria . Obtida a velocidade , p�de medir sua varia��o , ou seja , a acelera��o . Essa acelera��o � causada pelas for�as que atuam sobre o objeto . Assim chegou a uma rela��o entre for�a e acelera��o , F=m a .

Nos termos da mec�nica newtoniana , uma vez especificadas as for�as e as condi��es iniciais , � poss�vel calcular o movimento das part�culas at� futuro indefinido . Em outras palavras , todo o futuro do Universo est� fixado e � , pelo menos em princ�pio , calcul�vel , se conhecidos o presente estado das coisas e as for�as atuantes . Demos aten��o , agora , � eletricidade . Ao final do s�culo XVIII , havia tr�s coisas assentadas com respeito � eletricidade e ao magnetismo .

�m�s se influenciam , isto � , interagem entre si Correntes el�tricas e �m�s podiam interagir Correntes el�tricas podem apresentar intera��es magn�ticas O passo seguinte foi dado por Faraday . Em 1813 , iniciou a s�rie de experimentos que o levaram , afinal , � descoberta da indu��o eletromagn�tica e ao conceito de campo eletromagn�tico. Embora essa id�ia de "campo" seja, em ess�ncia , uma id�ia matem�tica , Faraday n�o tinha o preparo matem�tico para transform�-lo em teoria quantitativa . Isso foi feito logo depois , pelo f�sico Maxwell. Ao in�cio de sua carreira , Maxwell come�ou a formular o conjunto de equa��es que levam o seu nome e que , dando a impress�o quantitativa as linhas de for�a ("campo") de Faraday , constituem atualmente ao ponto de partida para a discuss�o da eletricidade e do magnetismo. Uma das "conclus�es" de Maxwell era a predi��o de um fen�meno inteiramente novo - a propaga��o da radia��o eletromagn�tica no v�cuo. Raciocinava assim : Se um objeto eletricamente carregado for posto a vibrar , parte do campo magn�tico que circunda a carga se destacar� desta e passar� a propagar-se sob forma de onda . Essa onda , diversamente do que ocorre com as ondas sonoras e com as que se propagam na �gua , propagar-se-�o , segundo as equa��es de Maxwell , no v�cuo. E mais ainda , com base nas equa��es , podia predizer a velocidade que era de aproximadamente 300000Km/s - a velocidade da luz . Foi esse o primeiro ind�cio de a luz ser uma onda (fen�meno) eletromagn�tica .

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 unifica��o est� presente nas equa��es de Maxwell, mas a teoria da relatividade proporciona maneira nova de encar�-la .Einstein demonstra que uma vez em movimento o el�tron , a for�a el�trica se altera e, a par disso , o el�tron passa a gerar for�a magn�tica. Em ouras palavras ,a eletricidade e o magnetimo s�o , em ess�ncia , o mesmo fen�meno , e o aspecto que recebe realce, depende da velocidade do observador relativamente ao el�tron. Em verdade , Einstein entreviu algo mais , que se revelou de grande import�ncia para a verifica��o da teoria . Dito de maneira simples: Qualquer eletron em movimento ou quaquer objeto em movimento passa a ter massa maior quando se desloca em rela��o 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 haver� talvez notado que n�o se mencionou o mais conhecido resultado da teoria da relatividade de Einstein , a f�rmula que se tornou quase sin�nima de seu nome E=mc2 . A f�rmula e sua interpreta��o correta figuram em not�vel trabalho de tr�s p�ginas , intitulado : Depende a in�rcia de um corpo de seu conte�do de energia ? O trabalho � modelo perfeito do melhor processo dedutivo aplicado � F�sica . Nesse caso , Einstein imaginou um �tomo ou qualquer outra part�cula que se desintegre radioativamente emitindo radia��o eletromagn�tica . Aplicando o princ�pio segundo o qual energia e momento se conservam durante a desintegra��o e fazendo engenhoso uso da transforma��o de Lorentz , Einstein p�de sustentar que o �tomo ap�s a desintegra��o haveria de ter massa inferior � do �tomo original . E mais , a quantidade de massa perdida era igual a energia total desprendida em virtude da radia��o , dividida pelo quadrado da velocidade da luz ( m=E/c2 ) . Fundamentalmente , a equa��o de Einstein revelou uma nova e , at� a �poca , insuspeitada fonte de energia . O mero fato de um objeto material ter massa , dota-o de energia , mc2 , que � significativa , j� que � muito alta a velocidade da luz .