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A relatividade do tempo

publicado por Aline Rodrigheri Ioste

A relatividade do tempoCertas frases estão sempre presentes no nosso cotidiano, dizemos sempre que não temos tempo, que estamos atrasados ou adiantados, mas o que conhecemos de fato sobre o termo TEMPO. Medimos o tempo há milhares de anos e o que sabemos dele?

O tempo faz parte do nosso cotidiano e estamos tão acostumados com ele que raramente refletimos sobre o tempo. O que conseguimos observar é que ontem representa o passado, hoje o presente e o amanhã o futuro, mas será que se trata de uma questão tão simples assim?

Observando o correr das águas de um rio, aparentemente as suas águas sempre estão correndo em direção ao futuro, momento após momento, mas esta percepção pode estar equivocada. Como podemos analisar este mistério relacionado ao tempo?

Poderia o tempo ser uma definição que criamos para nos dá a sensação de direção? Aparentemente estamos nos movendo sempre para frente no tempo, mas não conseguimos observar os movimentos que ocorreram e nem os que ocorrerão. Esta percepção de passado e futuro ocorre porque medimos o tempo relacionado ao movimento. Tudo de uma forma cíclica, assim é medido o tempo há milhares de anos.

A medida do tempo está relacionada ao movimento de rotação da terra, baseada no seu ciclo de repetição através do seu próprio eixo que são conceituados os dias.

O tempo é medido basicamente através de um processo repetitivo e através deste processo de repetição percebemos os dias, meses e anos. A necessidade de substituição da medida do tempo por algo mais preciso tem sido um processo constante de reforma da física há centenas de anos. Atualmente temos relógios que são medidos pelo ciclo de repetições dos átomos, resultando uma maior precisão na medida do tempo.

Todas as nossas ações estão condicionadas ao tempo, mas se o presente está restrito a uma medida de tempo, quanto tempo dura o agora? O presente existe de fato? Ao percebermos o presente, ele na realidade já pode estar no passado? Podemos estar caminhando entre o imensurável espaço de tempo entre o passado e futuro.

Até os dias atuais não há nenhuma explicação científica sobre o que é o tempo. Isaac Newton afirmou que o tempo passa de igual forma para todos, e por mais sensata que esta afirmação poderia ter sido na época Albert Einstein percebeu que ela estava errada.

Ao pensarmos sobre o tempo conseguimos diferenciá-lo em passado, presente e futuro. Onde a grande maioria acredita que o passado é composto por eventos ocorridos e imutáveis. Segundo um dos maiores gênios, Albert Einstein, o tempo, passado, presente e futuro são apenas ilusões e a medida do tempo é relativa e não pode ser medida do mesmo modo por todas as partes.

Einstein percebeu a relação entre o espaço e tempo e esta percepção derrubou o conceito de tempo de Newton.

Em relação a relatividade do tempo, Einstein a relaciona diretamente com a distância que estamos observando em relação a outro observador. O nosso agora pode ser o passado ou o futuro do outro. A rotulação do agora pode sofrer grandes diferenças de tempo, quanto maior for a distância de espaço entre os observadores, maiores serão estas diferenças. O agora pode ser o futuro ou o passado do outro observador. Isto também está relacionado a direção do movimento no espaço de um observador para o outro. Quando existe o movimento no espaço em sentido oposto ao meu observador a minha perspectiva de tempo em relação a ele estará associada ao seu passado e quando o movimento é em direção ao meu observador a minha perspectiva estará associada ao seu futuro, somente se estivermos sem nenhum movimento em relação ao espaço perceberemos a mesma relação quanto ao tempo. Parece um pouco complicado, mas pense da seguinte forma, mesmo estando parados os segundos estão passando, isso significa que estamos nos deslocando constantemente em relação ao tempo.

Na teoria da relatividade de Einstein, o passado, o presente e o futuro existem, mas acontecem no mesmo momento sobre perspectivas diferentes. Quanto maior a distância, maior é o desvio do tempo.

Esta relatividade do tempo ocorre sobre perspectivas diferentes e o conceito de passado, presente e futuro são apenas ilusões por mais persistentes que eles possam parecer.

Sobre o deslocamento constante em relação ao tempo, Einstein concluiu que o tempo pode passar mais rápido para uns e mais devagar para outros, dependendo do seu movimento em relação ao espaço. Para um corpo em movimento o tempo passa mais lentamente do que para um corpo parado. Esta percepção não é notada devido as baixas velocidades que vivenciamos na terra, mas suas causas existem e podem ser medidas.

No entanto, se elevarmos a velocidade e a distância em maiores escalas como por exemplo, se uma pessoa passasse um ano dentro de uma nave espacial com o deslocamento de 1 bilhão de km/h e retornasse para a Terra, as pessoas que ficaram na Terra estariam dez anos mais velhas. Esta diferença ocorre devido a relação destas pessoas ao movimento da nave, se comparados seus movimentos no espaço elas estariam praticamente paradas, assim o tempo passaria dez vezes mais rápido para elas, mas esta percepção é em relação a pessoa da nave. Para as pessoas na terra quem teve a experiência de sentir o tempo passar mais devagar foi da que esteve no espaço.

Percebemos neste exemplo que o tempo deixa de ser um valor universal e passa a ser relativo. A partir deste princípio originou o nome da Teoria da Relatividade.

Apesar do impacto muito pequeno desta teoria em nosso cotidiano ela existe e seus efeitos podem ser medidos e utilizados no nosso dia a dia.

Einstein entendeu a relação profunda entre o movimento no espaço e a passagem no tempo. Esta relação entre o tempo e espaço está relacionada com os movimentos constante em relação ao tempo e o movimento no espaço. Estamos nos movendo constantemente em relação ao tempo e quando há o movimento no espaço uma parte do tempo é desviada ao espaço. Este desvio faz com que o tempo seja mais lento para o corpo em movimento. O efeito do movimento no espaço afetando a passagem no tempo foi a descoberta chave de Einstein.

A relação de tempo sem o movimento no espaço, faz com que o tempo seja comum entre os observadores, mas quando relacionada com o movimento no espaço o tempo se torna relativo, podendo ser percebido mais rápido ou mais lento. Esta diferença ocorrer devido ao desvio do tempo no espaço.

Partindo do princípio que o tempo é mais lento quando há movimentos em relação ao espaço e mais rápido quando não há o desvio do tempo. A comprovação desta hipótese foi feita em 1971 quando cientistas viajaram em um avião a jato com um relógio atômico ao redor do mundo e como as previsões do Einstein, após a viagem os tempos registrados nos relógios não coincidiam mais. O relógio que ficou parado apresentou uma diferença maior em relação ao relógio que esteve no avião. Uma diferença de apenas 1 bilionésimos de segundo, mas esta diferença foi a prova do efeito do movimento sobre a passagem do tempo.

De acordo com os estudos de Einstein, com o aumento do movimento no espaço o tempo vai passando cada vez mais devagar até atingir o ponto máximo da velocidade. A velocidade considerada como máxima no universo é de 1,08 bilhão de km/h, conhecida como velocidade da luz. Ao atingir esta velocidade o tempo simplesmente deixa de passar.

Einstein unificou a estrutura de espaço e tempo em uma estrutura de 4 dimensões chamada de espaço tempo, levando a acreditar que a diferença que visualizamos de passado e futuro são apenas ilusões. Pensamos no tempo em um fluxo contínuo, mas tente pensar de outra forma. Pense no tempo como o desdobramento de momentos enfileirados, um momento após o outro, em um fileira única com a visão do todo. Desta forma conseguiríamos visualizar todos os locais no espaço e cada momento no tempo. Esta visão única de tempo derruba o conceito de passado, presente e futuro.

Tudo que existe no Universo se move a uma velocidade distribuída entre as dimensões de tempo e espaço. Para os corpos que estão parados o tempo está se deslocando a velocidade máxima, mas para os corpos que estão em movimento há um desvio de uma parte da velocidade para a dimensão do espaço, fazendo com que a velocidade do tempo diminua, passando mais devagar.

As descobertas de Einstein começaram a ser publicadas no ano considerado “ano do milagre” 1905, e alguns anos depois a Teoria da Relatividade, onde era representada pela visão de que relógios em movimento atrasavam em relação aos relógios parados, mais tarde incorporada a Teoria da Relatividade Geral, na qual o ritmo da velocidade de um relógio não depende somente da sua velocidade mais também do local onde ele está, ou seja, relógios colocados em pontos mais baixos de um campo gravitacional atrasam em relação ao colocado em um ponto mais alto.

Esta descoberta foi crucial para que pudéssemos nos localizar através dos GPS via satélite, uma vez que eles são basicamente relógios em orbita em grande velocidade em um ponto elevado gravitacional.

Em 1957 foi colocado o primeiro satélite em órbita, mas a localização precisa via satélite não seria possível sem a descoberta da Relatividade de Albert Einstein. Ela foi crucial para a calibragem dos satélites do GPS. Se comparamos o relógio do GPS no satélite com o relógio medido na superfície da terra através da posição simplesmente do tempo, teríamos uma dessincronização no final de um dia de cerca de ≃12 quilômetros. Este é o número muito citado como sendo o valor do erro que seria gerado diariamente caso as correções do cálculo relativista não fossem efetuadas. Porém não é correto afirmar este desvio, pois na prática o receptor de GPS usa os relógios atômicos dos satélites.

O erro acumulado da relatividade seria gerado não simplesmente pelo cálculo do tempo medido pelos relógios, mas pelo fato das equações da posição do satélite serem medidas no tempo obtido pelas estações de rastreio na superfície da Terra.

Continuaríamos tendo o desvio devido à relatividade, mas em uma escala menor de cerca de ≃0,16 metros. Esta diminuição relacionada ao valor do desvio não tira a importância da sua correção. Como este desvio é acumulativo, em uma semana teríamos um metro de desvio, em um mês cinco metros e em um ano cerca de 56 metros.

Com estes desvios acontecendo diariamente por um longo período de tempo, você consegue imaginar os grandes impactos que isso causaria nos controles de localização via satélite nos dias atuais? Seria impossível a localização e a orientação de aviões, navios, etc, via satélite.

Albert Einstein foi considerado o maior gênio de todos os tempos. Suas conquistas intelectuais fizeram da palavra Einstein um sinônimo de gênio. Sua fórmula de equivalência massa e energia, descrita como E = mc2 é considerada a equação mais famosa do mundo.

Einstein foi considerado o mais memorável físico de todos os tempos. Sozinho em seu escritório ele foi capaz de relacionar elementos que ninguém jamais pensou que poderiam estar relacionados. Usando apenas a sua mente fez descobertas que intrigaram o mundo. Suas teorias foram consideradas com uma das maiores realizações da mente humana.

Sem as teorias de Einstein toda a nossa era atual não teria alcançado os avanços que temos hoje como por exemplo, o raio laser, a telecomunicação e os satélites. Todas estas realizações foram abertas pelo trabalho da relatividade de Albert Einstein. Incluindo as teorias como o buraco negro e a teoria do Big Bang, nenhuma delas poderiam ter sido explicadas corretamente.

Einstein morreu os 76 anos recusando uma cirurgia com a seguinte frase “Eu fiz a minha parte, é hora de ir embora e eu vou fazê-lo com elegância”. Durante a autópsia o cérebro de Einstein foi removido na esperança de que no futuro a neurociência pudesse descobrir o que fez Albert Einstein tão inteligente.

Segundo Albert Einstein, a Teoria da Relatividade nos deixou mais próximos de entender a mente de Deus. “Eu quero conhecer os pensamentos de Deus de forma matemática”.

Referências:

Einstein, O Enigma do Universo, Humberto Rohden;
Albert Einstein – Documentário Completo, David Baum e Frank Koughan;
Beyond the Cosmos :Time Warp – National Geografic;
O GPS e a Teoria da Relatividade, José Natário.

[Crédito da Imagem: Teoria da Relatividade – ShutterStock]

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Autor

Doutoranda em Ciência da Computação no Instituto de Matemática e Estatística- USP. Mestra em Tecnologia da Inteligência e Design Digital - PUC-SP Pós graduada em Engenharia de Software com ênfase em SOA, Graduada em Tecnologia da informação com ênfase em Desenvolvimento de Sistema para Web, pelo Instituto Brasileiro de Tecnologia Avançada - IBTA. Formada em Informática Industrial- CREA. Atuo há mais de dez anos no mercado de tecnologia com foco em análise e desenvolvimento de soluções de TI. Especialista em Arquitetura Orientada a Serviços com experiência em análise, qualidade de software e soluções ágeis.

Aline Rodrigheri Ioste

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