II.b) Precursores da Teoria da Relatividade

Em finais do século XIX a Mecânica Clássica de Newton e da relatividade de Galileu estava consolidada e funcionava razoavelmente bem. Apesar disso, havia coisas que lhe escapavam e não batiam certo, eram as questões já citadas do eletromagnetismo, da natureza da luz e das ondas eletromagnéticas em geral, a sua velocidade e a estrutura elementar da matéria.

Estes intrigantes temas de física incitavam os cientistas a conjeturar sobre possíveis soluções. De certa forma, na atualidade ocorre a mesma coisa com outros problemas. Talvez tenha sido sempre assim?

Por analogia com o resto dos tipos de ondas conhecidas, considerava-se que as ondas eletromagnéticas necessitavam para a sua transmissão um meio.

Este modelo a confirmar estava baseado no éter, meio em que a luz se transmitia, e através desse referido modelo esperava encontrar-se a velocidade absoluta de um objeto dependente de um sistema de referência; visto que a Terra já não era o centro da criação e o sistema ptolemaico estava totalmente descartado há já muito tempo.

 
 

II.b.1. As equações de Maxwell do movimento das ondas eletromagnéticas

As equações de Maxwell descrevem o movimento das ondas eletromagnéticas. Como é um movimento ondulatório, as equações de Maxwell incorporam uma inegável complexidade matemática pela forma sinusoidal das ondas.

Em 1896 as equações de Maxwell, ao permitir calcular a velocidade da luz ou, em geral, as ondas eletromagnéticas de forma teórica, levaram os cientistas da época a procurar elementos para consolidar o modelo clássico e que incluíssem a dinâmica do movimento da luz.

A velocidade da luz determinada pelas equações de Maxwell comprovou-se experimentalmente por Hertz em 1887.

O que ninguém esperava era que o que Maxwell calculou para um meio suporte da luz com umas condições concretas, acabasse por incorporar-se no nível de axioma ou postulado da relatividade restrita de Einstein, sem necessidade de um meio ou independentemente do mesmo.

Enquanto não se detectou o referido éter assumia-se a sua não existência; o erro final cometeu-se com a chegada da Teoria da Relatividade de Einstein e a sua interpretação da experiência Michelson-Morley.

Por outras palavras, inclui-se o movimento das ondas eletromagnéticas no vazio independentemente das condições do mesmo. Curiosamente, depois irá acrescentar-se o efeito da condição da intensidade gravitacional através do Princípio de Equivalência da Relatividade Geral.

Na Wikipédia, vi uma curiosidade que ouvi muitas vezes, dizia que a equação de onda eletromagnética de Maxwell era prévia a uma onda que, contrária às leis da época, não necessitava de um meio de propagação; a onda eletromagnética podia propagar-se no vazio devido à geração mútua dos campos magnéticos e elétricos.

Por fim compreendi o erro que se comete em tal afirmação: na época de Maxwell pensavam-se muitas coisas, umas corretas e outras incorretas. Neste caso aceita-se a priori o conteúdo do pensamento incorreto da equação de onda eletromagnética e, portanto, a conclusão será igualmente incorreta; ou seja, por um lado não se aceita que uma onda necessite de um meio para propagar-se e, por outro lado, admite-se a ideia incorreta de que as forças eletromagnéticas se propagam no vazio.

A questão da geração mútua é melhor não comentar. Bem, foi uma ideia engenhosa...

A Mecânica Global entende o denominado campo elétrico e campo magnético da equação de onda eletromagnética como as componentes perpendiculares entre si necessárias para definir a força de torção, pois esta se encontra no plano perpendicular ao da direção da propagação da onda. Por outras palavras, a diferença entre o campo magnético e elétrico é totalmente convencional por causas históricas.

Claro que não só na época de Maxwell como em quase todo o século XX, e ainda hoje, continua a confundir-se o vazio com o vazio global, como na Wikipédia; não obstante, algumas teorias quânticas já começam a reconhecer que o vazio clássico não é tão vazio como se acreditava.

Para além disso, produz-se um problema epistemológico perigoso de filosofia da ciência, para aceitar uma proposição propõe-se como argumentação que como se aceitava no passado, agora tem que ser certa. Certamente interessante!

No apartado Propriedades das ondas de luz ou fótons do livro da Mecânica Global aprofunda-se sobre o movimento relativo das ondas eletromagnéticas e das equações de Maxwell.