Olá pessoal, aqui estou eu mais uma vez para falar um pouco sobre o cosmos.

Em algum momento você já deve ter escutado o termo ‘contínuo espaço-tempo’. Você faz alguma ideia do que seja esse tal contínuo espaço-tempo? Não? Sim? Talvez?.

Nos seus primeiros anos escolares, algum professor deve ter explicado que qualquer objeto solto no ar despencará em direção ao chão em virtude da ação de uma força misteriosa exercida pela terra sobre todos os corpos chamada de gravidade, e exemplificou ao largar um apagador e observar o impacto deste com o chão.

Todos nós sabemos que os objetos tendem a cair, mas você sabe realmente o motivo deles caírem?

 

Bem, vamos do princípio…

No ano de 1687, o cientista inglês Isaac Newton formulou a lei da gravitação universal. Essa lei descreve como todos os corpos no espaço exercem uma força de atração sobre os demais (seja um planeta, uma pedra ou mesmo um diminuto grão de poeira!). Essa força de atração está diretamente relacionada à massa dos corpos e pela distância entre eles (quanto mais distantes estiverem esses corpos, mais fraca será a força de atração entre eles).

 

Por muitos anos, essa lei reinou absoluta, mas com o passar dos anos, foram descobertas algumas inconsistências na lei da gravitação de Newton (como o fato de ela não nos fornecer nenhuma explicação para os tão conhecidos buracos negros!). Newton descrevia, também, que informações decorrentes de alterações na força gravitacional de qualquer corpo, seja por variação de sua massa ou sua distância, são transmitidas instantaneamente aos outros corpos (hoje sabe-se ser impossível, pois nenhuma informação transmitida pode viajar mais rápido que a velocidade da luz, e isso inclui os efeitos gravitacionais!).

Imagine, então, que no universo inteiro exista apenas um planeta, nenhuma estrela, nenhuma galaxia, nenhum outro mísero grão de poeira (que cenário aterrador de se imaginar, não?). Logo, sendo esse planetinha o único corpo celeste existente, ele não teria a capacidade de exercer atração sobre nenhum outro corpo. Agora, pense que, magicamente, um outro planeta apareça a uma distância considerável do nosso planeta solitário. Se a gravidade atuasse exatamente da forma como foi descrita por Isaac Newton no século XVII, os dois planetas do nosso universo imaginário exerceriam atração mútua exatamente no mesmo instante em que o segundo planeta ‘surgiu’ no universo.

Em meados de 1916, o físico alemão Albert Einstein publicou um artigo em que expunha sua dita ‘teoria da relatividade geral’.

Mas o que há de tão revolucionário nisso?

Calma, jovem gafanhoto, eu explico! Em seu artigo, Einstein não tratava a gravidade como uma força, mas sim como uma ‘deformação’. Isso mesmo! Uma deformação do espaço-tempo. Examine atentamente a imagem a seguir:

Nesse momento, você deve estar se perguntando: o que um mero pedaço de compensado tem a ver com a teoria da relatividade?

Observe a lateral desse bloco de compensado. É perceptível a sua constituição em camadas bem finas: cada uma delas possui aproximadamente 2 mm de espessura e foram necessárias 14 para construí-lo.

Imaginemos que eu esteja construindo portas de compensado com a espessura desse bloco da imagem, porém eu só tenho à disposição camadas de 1 mm de espessura. Logo, seriam necessárias 28 camadas de madeira para construir um bloco com a mesma espessura. Agora, imagine que tenho disponíveis, apenas, camadas da espessura de uma folha de papel. Quantas camadas eu precisaria unir para atingir a largura de porta desejada? Algo em torno de 200 camadas sobrepostas. Seguindo essa mesma lógica, imagine, agora, que a espessura a qual temos a nossa disposição seja milhares de vezes mais fina que uma folha de papel. Então, o número de camadas necessário para atingir a mesma espessura da porta atinge a casa dos milhões.

Certo, acredito que, se você chegou até aqui, já percebeu que, quanto mais fina a camada de madeira que utilizamos na composição da porta, mais camadas serão necessárias para construir o mesmo objeto. Se nós conseguirmos fazer a espessura dessa camadas infinitamente próxima de zero (0,0000000000000000000000000000000000000000000…), ou seja, se conseguirmos fazer com que a espessura dessa camada seja praticamente zero, nós precisaríamos de infinitas camadas desse mesmo tipo para construir a nossa porta.

Nós podemos fazer uma analogia dessa porta ao nosso universo. Você está se perguntando: “o universo pode ser composto de camadas?“. A grosso modo, podemos dizer que SIM, mas nós não as vemos. Elas são chamadas de malha (ou o nosso tão buscado espaço-tempo). Entretanto, diferentemente da nossa porta imaginária, a malha de Einstein não segue um único alinhamento paralelo. De acordo com Einstein, a malha do espaço-tempo existe em todos os ângulos, direções e em todas as posições imagináveis no universo.

De forma simplificada, podemos dizer que a malha do espaço-tempo se apresenta como na imagem a seguir:

Tudo que compõe o universo está mergulhado nessa malha infinita.

Mas afinal, como a ‘força’ da gravidade pode ser gerada pela deformação do espaço-tempo? Para simplificar a demonstração vamos isolar apenas uma camada dessa malha infinita:

Em estado de repouso, a malha do espaço-tempo é perfeitamente plana, mas ela perde essa propriedade quando existe um corpo que possui massa, uma vez que essa massa provoca deformações nessa malha.

Imagine um lençol de uma cama suspenso no ar e bastante esticado. Em seguida, alguém solta, sobre esse lençol, uma pedra bem pesada. Ficará evidente que a pedra forçará o centro desse lençol para baixo ao dá-lo a forma de um funil. O espaço-tempo tem comportamento análogo ao desse tecido! Todo corpo que possui massa, seja uma bola de futebol, um planeta ou mesmo um diminuto grão de poeira, provoca certa deformação nesta malha. Tal distorção está intimamente ligada a quantidade de massa presente nos corpos (quanto mais massivo o corpo, maior será a deformação provocada por ele).

Como pode ser visto na imagem anterior, quanto mais massa presente num corpo, mais profunda é a deformação provocada por ele. E é a partir dessa deformação que surge a gravidade.

Ainda não conseguiu entender como é possível?

Volte ao mesmo lugar onde você deixou aquele lençol esticado com uma pedra no meio e pegue, agora, um pedregulho bem menor e mais leve. Posicione ela perto da entrada do funil formado pela pedra maior (próximo de onde o tecido começa a se inclinar com mais intensidade), e solte esse pedregulho. Veja só o que acontece: ele escorregará pelo tecido até se chocar com a pedra maior no centro do buraco.

Em resumo, a deformação causada no tecido pela pedra maior (maior massa) faz um outro corpo de menor massa cair ao seu encontro.

Mas se a deformação do espaço-tempo determina que tudo com menos massa caia em direção ao corpo mais massivo, então como a lua não cai na Terra? Nem a Terra cai no sol?

Gostaria de pedir mais uma vez que você voltasse ao local onde você deixou o seu lençol esticado com duas pedras no centro. Contudo, dessa vez não pegue um pedregulho, mas pegue uma pequena bola de gude e posicione ela no mesmo local onde você largou a pedra anteriormente. Diferentemente do pedregulho, não largue apenas essa bola de gude, e sim, antes de soltá-la, aplique um leve impulso pra frente como se, realmente, quisesse sua saída da local formado pelo tecido inclinado. Você verá que ela não cairá instantaneamente ao encontro do pedregulho na região do afundamento. Antes de escorregar para o interior da malha, ela irá percorrer, por um breve instante, as ‘paredes’ do tecido. O conjunto terá um comportamento similar ao de um redemoinho, já que a bolinha irá girar nas paredes da deformação até perder força suficiente e cair em seu interior.

Certo, entendo como fazer um objeto girar em torno da deformação, mas se em algum momento eles perdem força e caem no interior dessa mesma deformação, por que a lua nunca bateu na Terra?

Pelo simples fato de não existir dissipação de energia no espaço, fazendo esse experimento aqui na terra com pedrinhas e bolinhas, muitos fatores farão com que as bolinhas percam força (como a resistência do ar e o atrito com o próprio tecido do lençol), porém no espaço nós não temos a presença dessas forças contrárias ao movimento, logo a energia presente nesses corpos é preservada ‘infinitamente’ e eles permanecem girando sempre no ‘mesmo lugar’.

Muito obrigado a todos que chegaram até aqui, nos vemos em breve. =D

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Saiba mais:

Youtube:

Gravity visualized(Inglês): https://www.youtube.com/watch?v=MTY1Kje0yLg