II. A RELATIVIDADE ESPECIAL

Antes de começar a falar da lei de relatividade restrita, convém situar historicamente a Teoria da Relatividade Especial (RE) com a menção de alguns avanços da ciência mais ou menos contemporâneos da mesma:

  • 1896 - Descoberta da radioatividade natural por A. H. Becquerel.
  • 1897 - J. J. Thompson descobriu o elétron.
  • 1900 - Hipótese sobre a energia e os quantos de Max Planck, que situa a origem da Mecânica Quântica.
  • 1905 - Teoria da Relatividade Especial de Albert Einstein.
  • 1913 - Modelo atómico de N. Bohr.
  • 1916 - Teoria da Relatividade Geral de Albert Einstein.
  • 1924 - L. De Broglie propõe a dualidade onda-corpúsculo.
  • 1926 - E. Schrodinger propõe a sua equação de onda para o átomo de hidrogênio.
  • 1927 - Princípio de incerteza de W. K. Heisenberg.
  • 1932 -J. Chadwick descobre experimentalmente o nêutron.
  • 1942 - Primeira reação nuclear em cadeia num reator nuclear levada a cabo por E. Fermi.

Tendo em conta esta lista, surge imediatamente uma ideia, a Relatividade Especial de Einstein foi realmente uma teoria muito ousada.

Ao mesmo tempo e sem tirar mérito negativo à relatividade restrita, depois de apontar os seus antecedentes imediatos damos conta de que a teoria de Einstein não era tão revolucionária nem tão original no momento em que foi conhecida. No entanto, o processo no seu conjunto pode considerar-se totalmente revolucionário, ao que eu acrescentaria: De má sorte e um pouco desesperado!

Neste livro existem dois apartados prévios ao estudo sistemático de todo sobre a Relatividade Especial. No primeiro, O que é relatividade? Expõe-se a lista de Casualidades despistantes e os Paradoxos de primos como pequeno resume de por que é que se aceitou a RE e, finalmente, o meu conceito da Relatividade Restrita, a modo de conclusão adiantada de forma a que o leitor possa ir entendendo a filosofia do presente livro.

O segundo apartado versa sobre as equações de Maxwell, as transformações de Lorenz e os postulados de Poincaré como antecedentes imediatos da física relativista que, juntamente com o contexto citado, formam o conjunto de ideias que provocou a errônea interpretação da experiência de Michelson-Morley por parte Albert Einstein e da comunidade científica.

Sobre o contexto histórico da Teoria da Relatividade Especial trata o Conto da avó, com um formato de jogos de palavras sobre a experiência como mãe da ciência e de conto de medo e mistério pelo caminho tomado pela ciência moderna do século passado.

Claro que se cometeram outros muitos erros, que se vão citando na análise de cada um dos princípios da Teoria da Relatividade Especial de Einstein e que figuram classificados no apartado deste livro de Erros da física relativista. Não obstante, estou convencido de que esses erros não se teriam produzido ou ter-se-iam superado sem dificuldade se não fosse pela citada interpretação da experiência de Michelson-Morley.

No terceiro apartado deste livro, para além do conceito dos postulados da Teoria da Relatividade Especial, estudam-se os elementos da relatividade restrita com uma apresentação neutra para ter uma base a partir da qual dirigir as críticas às partes que considero errôneas. Tudo isto tentando limitar dentro do possível a utilização da matemática ou mantendo um nível o mais geral e simples possível.

Em particular comentam-se, por um lado a problemática colocada por alguns dos elementos terminológicos ou conceito mais utilizados pela física da relatividade, seja pela sua confusão, a sua complexidade ou por ambas coisas; e, por outro, incorreções pontuais e interpretações errôneas das experiências (muitas delas puramente mentais) que sustenta a Relatividade Especial e Geral na atualidade.

As pessoas que queiram aprofundar a teoria de Einstein não terão nenhum problema se consultam qualquer livro de introdução à Física Moderna. Eu recomendaria livros de acesso à universidade, do primeiro ano da faculdade ou livros de divulgação científica, porque temo que os livros especializados sobre relatividade restrita possam ser demasiados enrevesados e centrar-se muito na matemática e em experiências mentais, dado que não existe um espaço sem gravidade.

Na Internet também existe webografia abundante sobre a relatividade restrita.

 
 

II.a) O que é a relatividade?

É uma teoria científica! Nas argumentações para explicar o que é a relatividade, quase sempre acaba por aparecer uma referência ao método científico no sentido de que todas as teorias, ainda que aceites geralmente, podem ser errôneas. Que coincidência!

E depois, como se fosse um conto de fadas, acrescentam isso de que uma teoria nova sempre tem que incluir a anterior como um caso particular. Parece incrível que se esqueçam do estado atual do sistema ptolemaico ou famosa teoria de que a terra era o centro do universo; sem dúvida trata-se de mais uma manifestação da cultura da ignorância. Suponho que o que tentam de verdade seja convencerem-se a si próprios porque não o conseguem.

O tempo é relativo na Teoria da Relatividade Especial de 1905 e posteriormente na Relatividade Geral (RG) de 1916. Contudo, a segunda afeta o tempo por estabelecer o princípio de equivalência entre a gravidade e os sistemas acelerados e, portanto, com os efeitos temporais do movimento na Relatividade Especial.

Citamos brevemente um conjunto de casualidades e os Paradoxos de primos –conceitos e terminologia confusa– que tornaram possíveis uma interpretação tão errônea da Física Moderna que obrigou a mudar a própria filosofia da ciência.

 
 
  • Casualidades despistantes.

    • A dificuldade filosófica em admitir que a luz é arrastada pela terra –éter luminífero, campo da gravidade ou tensão longitudinal da estrutura reticular da matéria–, por supor uma volta ao centralismo terráqueo; que tantos quebra-cabeças tinha suposto para o desenvolvimento da ciência moderna.

    • A subjetividade e a relatividade imaginária do tempo.

    • A inexperiência de princípios do século passado e a sua mãe inocência, que será a bisavó da ciência.

      Albert Einstein (1879-1955)(Imagem de domínio público)
      Albert Einstein
    • A tendência da ciência de continuar avançando ou, pelo menos, de não retroceder.

    • A coincidência do sistema de referência espacial da Terra com o sistema de referência natural ou sistema privilegiado da luz na Terra (a Relatividade Geral de Einstein estabelece esta característica sem o reconhecer)

    • A realidade de algo parecido à massa relativista e à equivalência energia massa, ainda que seja uma equivalência parcial ou contextual.

    • O teorema de Pitágoras com as equações de Lorentz e a relação quantitativa entre massa e velocidade ou energia cinética.

    • A complexidade matemática do modelo relativista, misturada com uma excessiva influência filosófica, que fez que se ressentisse o método científico e se perdesse o imprescindível sentido comum em relação ao predomínio da razão sobre a utilidade.

    • Em maior ou menor medida, mas sem dúvida com efeitos reais, a coincidência dos interesses profissionais com o aumento da abstração nesta matéria.

    • O ameisin estilo de redação de Albert Einstein e o seu controlo intuitivo da matemática.

    • Os efeitos reais da gravidade sobre a massa e a energia eletromagnética incluídos matematicamente pela Relatividade Geral e o seu encadeamento ao ponto mais incorreto da Relatividade Especial.

    • A excitação das viagens no tempo e a ideia de imortalidade.

 
  • Os Paradoxos de primos.

    Claro que todos estes paradoxos têm a sua explicação, ainda que seja algo rebuscada. E se não se aceita, então não se entende a Relatividade, não é que esteja mal explicada ou que não tenha nenhum sentido.

    • Convencer o cérebro de que o branco é preto não é tarefa fácil.

      Por exemplo, que um metro é mais comprido do que outro ou que a duração de um segundo é maior que a de outro.

      Que, para além disso, o comprimento ou duração anterior dependa do ângulo de observação. O cérebro acaba por não saber muito bem de que é que estamos falando.

      Que o espaço e o tempo são intercambiáveis.

    • A palavra postulado utiliza-se no sentido de axioma.

      O sentido normal na filosofia da ciência costuma ser o contrário, algo que se propõe e que se deve provar. Claro que as conotações concretas variam de uma língua para outra.

      • Definição de segundo.

        Desde 1967, segundo a Wikipédia, o segundo é o tempo que demora o átomo de césio em 9.192.631.770 períodos de radiação.

        Esta definição é coerente com a Relatividade, quando o átomo está em movimento na Terra demora menos y também demora menos se está num ponto mais baixo ou com mais gravidade, ou seja, o segundo é mais curto.

        Não sei porquê, mas também diz a Wikipédia que essa duração é mais estável que a anterior definição de segundo, que tinha por base a órbita da Terra e era de caráter absoluto.

        Não obstante, na página BIPM diz-se que o átomo de Césio deve estar em repouso. Neste caso, o tempo deixaria de mudar com a aceleração e a Teoria da Relatividade seria falsa. Ou seja, temos uma definição e uma modificação com sentido totalmente oposto.

      • Definição de metro.

        Na Relatividade, a velocidade da luz não se mede experimentalmente, fixa-se por axioma, a distância que percorre num segundo divide-se por 299.792.458 partes e cada parte denomina-se metro. Certamente, a distância percorrida num segundo relativo pela luz é variável.

        Consequentemente, parece que quem diga que a velocidade constante da luz se comprovou experimentalmente não sabe o que diz.

    • Eletromagnetismo e relatividade.

      Maxwell deduziu a velocidade da luz num marco clássico e em relação a propriedades de um suposto éter. Não obstante utiliza-se sempre a sua dedução como prova do axioma de velocidade máxima que não necessita de prova.

       

       

    • Sistema de referência.

      • A definição de dois sistemas inerciais é que estão um em relação ao outro em movimento relativo uniforme, mas fala-se constantemente de um sistema inercial sem relação a outro, o que não tem nenhum sentido.

      • A graça é que tem sentido quando estamos em RG, mas isso se produz nas primeiras explicações da RE.

      • Da mesma forma, na RG, a definição de um sistema inercial não só mudou como já não necessita de outro sistema de referência.

      • Por certo, a palavra inercial não representa adequadamente o conceito nem na RE nem na RG, uma vez que um sistema de referência, ao ser um conceito abstrato, não tem nem massa nem inércia.

      • Os sistemas de referência também se denominam observadores, quando na linguagem normal um observador é externo ao sistema.

    • Experiências mentais.

      Estes pensamentos são tudo menos experiências. De fato, manifestam claramente que não se dispõe de experiências reais e, frequentemente, as conclusões estão incluídas nas premissas ou os hipotéticos resultados são errôneos.

      No melhor dos casos apresentam um aspecto lógico, mas parcial da suposta realidade e uma conclusão que arrasta uma indevida generalização científica.

       

       

    • A luz não tem nem massa nem suporte físico.

      Normalmente com estas características considera-se que é um conceito abstrato e que não pode produzir efeitos físicos, em cujo caso se denominaria magia negra.

    • Massa invariante.

      Então, de onde vêm as expressões tão utilizadas de massa relativista ou de massa em repouso?

      Claro que a massa é invariante porque a massa de um sistema se mede sempre em repouso.

      Ou seja, para a definição da unidade de massa impõe-se a condição de velocidade zero, quando para a definição de segundo não se impõe porque se diz que não se conhece o repouso absoluto.

      O truque está em considerar a massa em movimento como parte de um sistema maior e calcular a massa própria do conjunto do sistema.

      A energia cinética tem massa equivalente, mas não é massa. Não se sabe muito bem o que é, mas sim que não está em repouso.

      Há que admitir que este conceito é para nota.

    • Relatividade Geral.

      • Contradiz a RE em quase tudo. O que não explica uma explica-o a outra.

      • Contradiz e limita a RE ao impor um sistema de referência privilegiado sem o dizer.

      • Também é menos geral que a RE, porque as equações apenas têm solução de forma local.

      • Confirma previsões que não são previsões.

        A RG comprovou experimentalmente que já se conheciam os seus valores. Ou seja, tenta-se mascarar a possibilidade de que a RG seja uma teoria matemática ad hoc.

    • Efeito Doppler da luz.

      Existência ou não do efeito Doppler da luz quando a velocidade é sempre a mesma e máxima.

 
 
  • O meu conceito de Relatividade Especial.

    Os dois postulados da relatividade restrita (RE) de Albert Einstein são puramente matemáticos e muito elegantes. Supõem uma forma subtil de dizer o que se quer dizer, mas mantendo um alto nível de obscurantismo.

    É necessário complicá-la exageradamente para ocultar as suas debilidades. Por exemplo: De onde vem a ideia de que a velocidade máxima é c em todo o universo? Como se explica que a velocidade da luz seja c medida desde a própria Terra e também seja c a velocidade do mesmo fóton medida desde o Sol apesar da velocidade da terra em relação ao Sol?

    Porque não se diz que para cada ponto do espaço as unidades físicas da maioria das magnitudes do Sistema Internacional de Unidades representam realidades físicas diferentes?

    Outro exemplo de clareza expositiva, o segundo postulado da Teoria da Relatividade Especial de Albert Einstein poderia chegar a interpretar-se como que as fórmulas das leis da física se expressarão da mesma forma em castelhano, em inglês e em todas as línguas.

    Nesse caso, não teríamos outro remédio que não fosse relativizar as palavras castelhanas, inglesas..., e assim também teríamos que relativizar os adjetivos, advérbios e outras figuras gramaticais.

    Se ainda assim encontrássemos algum problema com os significados obtidos ao aplicar os significantes apropriados, sempre poderíamos recorrer a relativizar a estrutura linguística através de um pequeno defeito geométrico dos livros de gramática ou arrancar folhas diretamente no caso de ligeiro desespero físico ou mental.

    Cuidado! É muito fácil por vezes despistarmo-nos!

    Sem a experiência de Michelson-Morley não acredito que existisse física da relatividade, a minha interpretação dos resultados desta experiência é que a luz se desloca sobre a gravidade –tensão da curvatura longitudinal da estrutura reticular da matéria–, como se esta fosse, em certa medida, o éter luminífero procurado pelos clássicos, mas com outras características, entre as que destacaria o fato de ser um éter móvel.

    Para demonstrá-lo, no livro de Experiências de física propõe-se a experiência complementar que chamo “Longínquo Michelson-Morley” (LMM) porque seria igual à de Michelson-Morley, mas afastado do campo gravitacional da Terra. (Uma experiência idêntica, mas com outros fins está prevista pela NASA, a experiência chama-se LISA)

    Os resultados do LMM deveriam ser contrários aos da experiência Michelson-Morley e iguais aos inicialmente esperados pelos clássicos.

    É certo que a velocidade e a gravidade partilham muitas características físicas, mas isso não significa que sejam idênticas.

    Em suma, a minha opinião sobre o que é a relatividade restrita (RE) é que me parece um erro de interpretação múltipla da realidade provocado por numerosas coincidências, entre as que podemos destacar a realidade da equivalência entre massa e energia e a omnipresente lei do inverso do quadrado.

    Suponho que a Relatividade Especial desaparecerá sem necessitar de nenhuma teoria que a substitua visto que a única coisa que faz é mascarar a realidade com matemática complicada e quando os erros ou contradições são óbvios ceder a explicação à RG, como no caso do paradoxo dos gêmeos. Mais ainda, na ortodoxia atual só existe a última, ainda que a RG contenha a RE como uma análise parcial.

    Por outras palavras, o que ficará será a parcela mais ou menos correta da massa relativista e os efeitos artificialmente explicados pela Relatividade Geral, que obviamente mudarão no sentido de uma justificação mais racional.

    A nova Física Global perfila-se como uma teoria do todo. Essa teoria física tenta estabelecer um novo paradigma no qual o tempo, a energia e outros conceitos se definem sem necessidade de dimensões espaciais adicionais.

    Uma grande vantagem do desaparecimento das teorias de Alberto será que as mentes dos cientistas voltarão a ser muito mais intuitivas e deixará de desaproveitar-se uma enorme quantidade de energia mental.