A palavra relatividade
sempre trás à mente o físico Albert Einstein (1879 – 1955) ou a equação E=mc2,
ou a visão de viajantes espaciais retornando ainda jovens após muitos anos de
viagem. Isto é, certamente, um merecido tributo ao enorme impacto intelectual –
ainda efetivo, após mais de 100 anos – da abordagem que Einstein chamou de
teoria da relatividade especial.
Mas o desenvolvimento da
relatividade começou muito antes de Einstein ter nascido e a fórmula E=mc2
foi, na realidade, obtida pela primeira vez, em 1900, por Jules Henri Poincaré[1] (1854 – 1912). É a Galileu Galilei (1564 – 1642) que devemos o princípio
fundamental da física conhecido como Princípio
da Relatividade.
Galileu chegou ao princípio
da relatividade ao fazer
uma analogia do movimento de um navio com o movimento da Terra. Suponha um
navio que se move com velocidade constante em relação a uma pessoa imóvel no
cais do porto. Se alguém soltar uma esfera de ferro do alto do mastro, onde a
esfera irá cair?
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Quando o barco se move com uma velocidade
constante em relação ao cais, Simplicio
observa a esfera, em queda, descrever uma trajetória parabólica. Mas Sagredo e Salviati observam a esfera descrever uma trajetória retilínea ao
longo da vertical.
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De acordo com o argumento
de Galileu,
a esfera está compartilhando do movimento do navio e, consequentemente, cairá
exatamente abaixo do ponto de onde foi largada. As observações, feitas
posteriormente, confirmaram este argumento.
Para a pessoa no navio a esfera caiu
verticalmente, mas para a pessoa no cais do porto vendo o navio se deslocar; a
esfera não caiu verticalmente, porque se ela caísse verticalmente, como o navio
está se movendo, ela iria tocar o tombadilho em uma posição bem afastada da
base do mastro. Portanto, para o observador no cais do porto, a esfera não se
moveu verticalmente.
Conclusão, a trajetória da esfera, observada
do referencial em que ela é abandonada a partir do repouso, é sempre uma linha
reta vertical, quando este referencial está em repouso ou se move com uma
velocidade horizontal constante em relação a um referencial fixo na superfície
da Terra.
Expressando dessa maneira, o resultado da
experiência engloba o princípio da
relatividade, pois inclui a ideia de que uma dada lei da natureza (a lei da
queda livre) é a mesma em todos os referenciais diferindo apenas por uma dada
velocidade horizontal constante.
O princípio
da relatividade é uma afirmação sobre como as leis da natureza podem ser
determinadas por observações feitas a partir de diferentes sistemas de
referência.
Referencial absoluto
de Newton
Inicialmente, Newton
baseou a mecânica nos conceitos absolutos de espaço e tempo. Ele enunciou a
primeira lei supondo que ela seria válida em relação a um sistema de
coordenadas (referencial) absoluto. Em relação ao qual tudo poderia, em
princípio, ser medido.
Mais tarde verificou-se
que não era necessário postular a existência de um referencial absoluto, pois
as equações (ou leis) da mecânica newtoniana eram invariantes quando se passa
de um referencial inercial para outro usando as transformações de Galileu.
[1] R. A. Martins, A
dinâmica relativística antes de Einstein, Rev.
Bras. Ensino Fís. vol.27 no.1 S. P. Jan./Mar. 2005.
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