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UOL EDUCAÇÃO – 13/04/2018 – SÃO PAULO, SP

Para Einstein, o princípio criativo da física reside na matemática

MARCELO VIANA

É um mito a dificuldade do cientista na disciplina

Em 1905, Albert Einstein (1879 - 1955) publicou sete trabalhos de pesquisa que entraram para a história da ciência. Um deles, intitulado “Sobre a eletrodinâmica dos corpos em movimento”, fundou a teoria da relatividade (restrita), que revolucionou o nosso entendimento sobre o espaço e o tempo.

Mas essa teoria não satisfez o grande físico alemão, porque não levava em conta o fenômeno da gravitação. Em trabalho publicado em 1907, Einstein identificou o que precisava ser feito para obter uma teoria mais abrangente, que chamou relatividade geral. Mas levou oito anos para completar a tarefa, o que só viria a acontecer ao final de 1915.

Por quê? O que aconteceu em todo esse tempo?

É um mito que Einstein tenha sido mau aluno em matemática. Na verdade, suas notas em álgebra e geometria eram até melhores do que em física.

Mas é fato que quando jovem ele não tinha muito apreço pela matemática. `Meu interesse pelo estudo da natureza era, sem dúvida, maior. E, quando eu era estudante, ainda não estava convencido de que o conhecimento aprofundado dos princípios básicos da física dependesse de métodos matemáticos sofisticados.”

Isso ele só foi entender e apreciar após anos de trabalho científico. “Claro que a experiência continua sendo o critério definitivo da utilidade de uma construção matemática. Mas o princípio criativo reside na matemática”, disse.

A revolução científica iniciada por Galileu Galilei (1564 - 1642) e Isaac Newton (1642 - 1726) fornecera uma descrição extraordinariamente precisa de muitos fenômenos na natureza. Mas, ao final do século 19, surgiu um desafio sério, lançado pela teoria da eletricidade e do magnetismo.

A formulação matemática dessa teoria, devida ao físico escocês James Clerk Maxwell (1831 - 1879), afirma que a velocidade da luz (no vazio) é sempre a mesma, cerca de 300 mil km por segundo.

Ora, de acordo com a física tradicional, quando um passageiro em um trem em movimento aponta uma lanterna para a frente, os raios de luz deveriam ter velocidade maior relativamente ao chão do que se a lanterna for apontada para trás, porque, no primeiro caso, a velocidade do trem é somada à velocidade da luz, enquanto no segundo ela é subtraída.

A diferença é pequena, comparada com a velocidade fenomenal da luz, mas ela pode ser medida, ainda mais se no lugar de um trem for usado um veículo mais rápido —por exemplo o planeta Terra.

Foi isso que fizeram em 1887 os físicos americanos Albert Michelson (1852 - 1931) e Edward Morley (1838 - 1923), cujo experimento deu razão a Maxwell: a velocidade da luz é exatamente a mesma nas duas direções!

Isso mostrou que a física de Galileu-Newton estava em desacordo com a realidade e precisava ser modificada. A nova teoria foi proposta, quase ao mesmo tempo, por Einstein e pelo matemático francês Henri Poincaré (1854 - 1912), cujo principal trabalho sobre este tema (“Sobre a Dinâmica do Elétron”) também foi publicado em 1905.

Na verdade, algumas ideias cruciais já tinham sido publicadas por Poincaré anos antes, em trabalhos a que Einstein teve acesso.

É o caso do princípio da relatividade, que constitui o cerne da teoria: “as leis da física devem ser as mesmas para quaisquer observadores que estejam em movimento uniforme uns em relação aos outros”. Poincaré formulou e discutiu este princípio em seu livro “A Ciência e a Hipótese”, publicado em 1902 e lido com cuidado por Einstein.

Então, por que o trabalho de Poincaré foi esquecido e atualmente só Einstein leva crédito pela teoria da relatividade? Esse é um assunto muito controverso, para o qual nunca teremos resposta consensual.

O historiador francês Olivier Darrigol é de opinião que “Poincaré e Einstein ofereceram duas versões da teoria e foi Einstein quem deu forma àquela que, hoje em dia, consideramos a melhor das duas”. Segundo ele, “o que ajudou a consolidar o ponto de vista de Einstein foi a morte prematura de Poincaré”. Einstein lhe sobreviveu por 43 anos!

Mas o envolvimento de Einstein com a matemática, e os grandes matemáticos do seu tempo, estava apenas começando. Essa parte da história fica para a semana que vem.