D Grau - 3ª Edição

Será que a Relatividade Geral está totalmente certa e
completa ou ainda há muitas coisas escuras por aí?
Em 1915 Einstein publicou o que muitos
consideram ser o maior contributo na física realizado
individualmente. Einstein publicou a teoria
da Relatividade Geral, uma extensão e generalização
à sua teoria anterior, a Relatividade Restrita.
A teoria da Relatividade Restrita começou
por dar a ideia de que o tempo não era absoluto,
mas sim relativo dependendo do observador,
introduzindo a ideia de espaço-tempo. Tal
afirmação foi uma afronta aos ideais de Sir Isaac
Newton, que na altura eram vistos como absolutos.
Com a Relatividade Geral, Einstein veio revolucionar
a forma como se compreendia a gravidade,
afirmando que esta é dada pela relação
entre matéria e a geometria do espaço tempo.
com o intuito de escrever as equações de forma
que estas sejam independentes entre referenciais
inerciais e também entre referenciais acelerados.
Tal procura acabou por levar a um enquadramento
da gravidade como uma teoria geométrica
onde esta é uma manifestação da curvatura
do espaço-tempo. A dinâmica é então dada pelas
equações de campo de Einstein.
Noções teóricas, postulados
Para compreender esta teoria é importante
perceber quais são os postulados por esta
definidos e qual são as suas implicações. De
uma forma bastante simples, a relatividade geral
tem três princípios:
Newton vs Einstein na descrição do espaço-tempo
Fonte: Gravity Probe B Experiment, NASA
É uma teoria que até a data passou todos
os testes experimentais e continua a ser a
melhor ferramenta para a compreensão da gravidade
a largas escalas, e a compreensão da dinâmica
do universo, da cosmologia. Atualmente
esta teoria enfrenta problemas que podem por
em causa se está completa (se não precisa de
uma extensão) e se esta totalmente correta.
Neste artigo irá-se fazer, de uma forma
simplificada, o caminho que Einstein percorreu
para chegar à teoria da Relatividade Geral e após
alcançar o panorama atual desta teoria serão
abordados os problemas atuais que a metem em
questão, quais as abordagens que podem solucionar
estes problemas e quais as consequências
que trazem para a teoria.
Noções teóricas e matemáticas
A Relatividade Geral consiste numa extensão
da teoria de gravitação de Newton e da
Relatividade Restrita, tendo sido desenvolvida
1. Princípio da equivalência
2. Princípio da covariância geral
3. Princípio da correspondência
O primeiro princípio afirma que uma partícula
teste que se encontre num campo gravitacional
terá um movimento que não depende da
sua massa ou composição. Este principio leva
então a duas consequências imediatas: (a) não
existem experiências em que se pode distinguir
uma queda livre sem rotação num campo gravitacional
de um movimento uniforme no espaço
na ausência de campo gravitacional, (b) um referencial
acelerado relativamente a um referencial
inercial em relatividade restrita é idêntico a
um referencial em repouso num campo gravitacional.
Já o segundo princípio estabelece que
as leis da física devem ser iguais para todos os
observadores, independente do referencial escolhido
para descrever um fenómeno físico. Este
princípio é uma extensão do princípio da relatividade
de Galileu, que afirma que as leis da física
são as mesmas para todos os observadores que
se movem com velocidade constante em relação
a um sistema de referência inercial. Por último,
o princípio da correspondência estabelece que a
relatividade geral deve concordar com a relatividade
restrita na ausência de gravitação e com a
gravitação Newtoniana no limite do campo fraco
e pequenas velocidades.
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