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segunda-feira, 27 de março de 2017

Einstein – O homem que mudou o Mundo

Albert Eisntein foi o humilde demolidor da Física clássica e o fundador da ciência contemporânea. Depois dele, idéias como espaço, tempo, massa e energia já não são mais as mesmas



*José Tadeu Arantes
Até a idade de três anos, ele não falou uma única palavra. Aos nove, tinha ainda tantas dificuldades de se expressar que seus pais temeram que pudesse ser retardado mental. Na escola, um professor profetizou que ele não seria nada na vida. Com apenas 26 anos, porém, publicaria sua Teoria Especial da Relatividade – uma das mais extraordinárias revoluções da história das idéias.
Einstein alcançou uma dimensão só comparável à do filósofo grego Aristóteles (século IV a. C.) e à do físico inglês Isaac Newton (1643-1727). Sua Teoria da Relatividade seria o marco fundador da Física contemporânea, com profundas repercussões em outros ramos da ciência. Ela daria a chave para a explicação da origem do Universo e para a desintegração do átomo. Mas a bomba atômica é a filha indesejada das elocubrações desse pacifista radical – um homem de bem com o mundo e a vida.
O físico brasileiro Mário Schenberg, que teve a sorte de conhecer Einstein pessoalmente, quando esteve na Universidade de Princeton, nos Estados Unidos, nos anos 40, lembra-se dele “com seu jeito muito simples, um grande casacão que costumava abotoar até a altura do pescoço, sandálias que nunca abandonava e imensa cabeleira. Essa imagem, algo como a de um velho hippie, seria registrada em incontáveis fotografias. Ele mesmo ironizou certa vez o assédio dos fotógrafos ao preencher numa ficha de hotel: “profissão: modelo”.
Dono de convicções profundamente democráticas, que o faziam tratar qualquer pessoa com igual distinção, Einstein era também portador de modéstia verdadeiramente encantadora. O físico Banesh Hoffman, que em 1972 escreveu uma importante biografia dele, lembra-se que, ao encontrá-lo pela primeira vez, estava muito nervoso por falar com um homem que era uma celebridade. Einstein pediu-lhe que expusesse suas idéias e acrescentou: “Mas, por favor, fale devagar, pois tenho dificuldade em entender as coisas rapidamente”. A frase teve um efeito mágico, deixando Hoffman inteiramente à vontade.
Albert Einstein nasceu em 14 de março de 1879, numa família judia residente na pequena e velha cidade alemã de Ulm, às margens do Danúbio. Já no ano seguinte, os Einstein se mudaram para Munique, onde o pai, Hermann, e o tio Jakob, instalaram uma pequena oficina eletrotécnica. Do confronto com a massacrante disciplina do ensino alemão do século passado resultou a aversão de Einstein por qualquer forma de rigidez mental. Anos mais tarde. ele se referiria a seus professores como ” sargentos disciplinadores”.
Durante muito tempo, por um erro de avaliação dos boletins escolares, acreditou-se que Einstein tivesse sido um aluno medíocre. Seria melhor defini-lo como desajustado. Pois estudos biográficos mais recentes o mostram como um prodígio, dominando a Física de nível universitário antes dos 11 anos de idade.
Da mãe, Pauline, Einstein puxou sua natureza sonhadora, imaginativa. Foi ela também quem o pôs em contato com o violino, quando ele tinha 6 anos. Einstein ironizaria mais tarde sua capacidade musical: “Só eu apreciava o que tocava”. Os biógrafos, porém, garantem que, embora pudesse não ter o virtuosismo de um profissional, era um violinista brilhante. Seja como for, os dons que herdou da mãe — a música e o devaneio seriam seus maiores refúgios nos momentos difíceis da vida.
Outra influencia familiar – dos tios Jakob e Cäsar Koch – o empurrou para a Física e a Matemática. Aos 12 anos, travou contato com um livro sobre a Geometria de Euclides. Sua paixão infantil por instrumentos como a bússola tomava agora rumos mais ambiciosos, e ele decidia dedicar a vida a desvendar os mistérios do “grande mundo”.
Três anos mais tarde, a família se mudava para Milão, Itália. Einstein adorou os campos verdes e ensolarados da Toscana – e a oportunidade de escapar da escola por um ano. Sem dinheiro. viajava de carona – e devaneava. Aos 16 anos, por exemplo, se pôs a pensar em como uma pessoa veria um raio de luz se pudesse viajar ao lado dele, em velocidade aproximadamente igual. Essa divagação que anotou num ensaio, seria o ponto de partida para sua Teoria Especial da Relatividade.
Na primeira tentativa de entrar para a renomada Escola Politécnica de Zurique, foi reprovado no vestibular. Ele tinha ainda 16 anos – dois a menos do que a idade-padrão para ingresso no ensino superior. Um ano mais tarde, melhor preparado, conseguiu passar nas provas de admissão. Continuava a ser, porém, um aluno rebelde, faltando às aulas, lendo o que não constava do currículo e irritando os professores com perguntas consideradas impertinentes. Formou-se em 1900, graças ao amigo Marcel Grossmann, aluno irrepreensível, que lhe emprestava anotações de aula. Mas estudar para os exames finais teve um efeito tão inibidor sobre ele que, durante um ano, considerou “desagradável qualquer problema científico”.
Depois da formatura, adotou a cidadania suíça. Rejeitado na tentativa de se tornar professor universitário, conseguiu emprego como técnico de terceira classe no Serviço Suíço de Patentes, em Berna. O cargo era medíocre, mas tinha a vantagem de lhe dar bastante tempo livre para as próprias divagações e cálculos científicos, que Einstein escondia na gaveta assim que ouvia passos se aproximando.
É o máximo da ironia pensar que as anotações que iriam revolucionar o mundo precisavam ser ocultadas para que os colegas e os superiores não descobrissem que ele estava se dedicando a outras atividades no local de trabalho.
Em 1903, casou-se com sua ex-colega de escola, Mileva Maric, com quem passou a viver num modesto apartamento perto do emprego. Dois anos depois, publicaria na prestigiosa revista científica alemã Annalen der Physik um conjunto de quatro artigos que iria revolucionar seu destino – e o conhecimento humano.
O primeiro tratava do chamado movimento browniano – o ziguezague feito pelas partículas em suspensão num líquido. Einstein mostrou como esse movimento permitia compreender a natureza das moléculas. O segundo investigava a causa do efeito fotoelétrico – -o fato de certos corpos emitirem elétrons quando atingidos pela luz. Ele explicou que isso se devia ao fato de que a luz, até então tratada pela Física como uma onda continua, era composta de diminutas partículas de energia.
No terceiro artigo, apresentava ao mundo sua Teoria Especial da Relatividade, em que subvertia as idéias fundamentais da Física clássica, ao mostrar que o espaço e o tempo não eram grandezas absolutas, independentes dos fenômenos, como pensara Newton, mas grandezas relativas, que dependiam do observador (veja o quadro da página 58 ). No quarto artigo, finalmente, a partir de um desenvolvimento matemático da Teoria Especial da Relatividade, constatava a equivalência entre massa e energia, expressa na famosa equação E = mc2.
As quatro comunicações de 1905 feitas por um funcionário público de apenas 26 anos, trabalhando nas horas vagas, foram uma façanha realmente espantosa. Não é por acaso que muitos historiadores da ciência chamam 1905 de “o ano milagroso”. Ele só tem paralelo com o ano de 1666, quando Newton, aos 24 anos, isolado no campo devido a uma epidemia de peste bubônica, produziu uma explicação para a natureza da luz, criou os cálculos diferencial e integral e ainda vislumbrou sua futura Teoria da Gravitação Universal.
Mas a fama não veio imediatamente para Einstein. O Prêmio Nobel de Física, por exemplo, só lhe seria dado em 1921. Ao contrário do que muita gente pensa, ele foi contemplado não pela Teoria Especial da Relatividade nem pela Teoria Geral da Relatividade, de 1916, suas duas maiores contribuições à ciência, mas pelo estudo sobre o efeito fotoelétrico.
De qualquer forma, os artigos de 1905 tornaram-no respeitado pelos mais eminentes físicos da Europa. Suficientemente respeitado para que pudesse logo trocar o modesto emprego de inspetor de patentes pela carreira de professor universitário. Assim como o tempo relativo de sua teoria flui em diferentes velocidades, dependendo do observador, também seu tempo existencial começava a correr mais rápido.
Em I9l4, está de volta à Alemanha, atraído por um convite da Academia Prussiana de Ciências. A Primeira Guerra Mundial o apanhou na capital alemã, enquanto a mulher e os dois filhos passavam férias na Suíça. A separação forçada acabaria apressando o fim de seu casamento, que já não era muito sólido. Não foi por motivos pessoais, porém, que Einstein se colocou ativamente contra a guerra.
Eram razões de consciência muito profundas que faziam dele uma das poucas grandes vozes a se levantar contra a conflagração que eliminava milhares de vidas.
Um “sentimento cósmico religioso` o impelia à Física teórica, em busca dos fundamentos mais gerais do Universo. Relutantemente, ele admitia também um “apaixonado senso de justiça e responsabilidade social”. Foi essa dimensão ética, que tem tanto a ver com a tradição profética judaico, embora Einstein não seguisse nenhum rito religioso, que o levou ao pacifismo e, mais tarde, ao socialismo democrático.
Os quatro anos da Primeira Guerra Mundial assistiram à síntese perfeita desses dois lados de sua personalidade. Enquanto se aprofundava cada vez mais na propaganda antibelicista, mergulhava também num dos mais extraordinários processos de elaboração mental já ocorridos na história da ciência. Seu assunto era agora a gravitação, essa característica da natureza que faz com que uma pedra atirada ao ar caia de volta na Terra e mantém os planetas em órbita ao redor do Sol. Mais uma vez, Einstein confrontava uma das interpretações centrais da Física newtoniana.
Newton pensara a gravitação como uma força que agia à distancia entre os corpos. Einstein concebeu a gravitação como uma curvatura provocada no espaço-tempo pela presença de massa. Essa ousada idéia, tornada pública em 1916, com a publicação da Teoria Geral da Relatividade, completava a demolição do edifício da Física clássica, iniciada em 1905.
Em 1919, as predições feitas pela Relatividade Geral eram confirmadas pela observação. O impacto foi espetacular: logo Einstein era considerado, talvez até com certo exagero, o maior gênio de todos os tempos. As solicitações da fama o arrastariam a inúmeros países, inclusive o Brasil. Algo contrariado, ele temia que isso prejudicasse suas atividades científicas.
Já em 1919, o excesso de trabalho quase o levara à morte por esgotamento físico. Os amigos que o visitavam contam que ele não tinha hora para parar de trabalhar e que, muitas vezes, só deixava a escrivaninha quando alguém insistia para que fosse deitar. Durante o período de recuperação, uma das pessoas que tratou dele foi sua prima Elsa Lowenthal. Naquele mesmo ano, Einstein se casaria com ela.
Durante a década de 20, a ascensão do nazismo na Alemanha o chamou de volta à atividade política. Abdicando de sua inclinação natural pela quietude e a contemplação, ele se empenhou com toda coragem contra o novo regime que se desenhava no horizonte. Ao mesmo tempo, as crescentes ameaças aos judeus na Europa o levaram a aderir à causa sionista, com sua reivindicação de um território nacional judáico. Os nazistas responderam ao seu engajamento com uma violenta campanha de calúnias.
Quando Hitler chegou ao poder, em 1933, Einstein percebeu que sua permanência no pais se tornara insustentável. Decidiu aceitar o convite da Universidade de Princeton, nos Estados Unidos, para que integrasse seu Instituto de Estudos Avançados. Após deixar a Alemanha, soube que os nazistas haviam posto sua cabeça a prêmio por 20 mil marcos – uma pequena fortuna, à época. “não sabia que valia tanto”, comentou, irônico.
A avaliação que tinha sobre seu “valor monetário” era realmente modesta. Quando os americanos lhe perguntaram que salário considerava justo para si, sugeriu a ninharia de 3 mil dólares anuais. Diante do espanto dos interlocutores, achou que tinha exagerado – e propôs uma quantia ainda menor. Acabou con-tratado por 16 mil dólares por ano.
O excepcional prestígio de que desfrutava fez com que naturalmente se transformasse num pólo de atração para os muitos cientistas europeus imigrados nos Estados Unidos.Sob a pressão desses cientistas apavorados, com a possibilidade de a Alemanha nazista fabricar, a partir da própria Teoria da Relatividade. a bomba atômica e conquistar o mun-do, Einstein concordou em subscrever a famosa carta ao presidente Norte-americano Franklin Roosevelt, recomendando que os Estados Uni-dos acelerassem suas pesquisas rumo à arma atômica. Quando soube mais tarde que os nazistas estavam muito longe de fabricar a bomba, Einstein lamentou profundamente a decisão que havia tomado.
Seus últimos 20 anos de vida, passados nos Estados Unidos, foram relativamente pacatos. Instalado no campus da Universidade de Prince-ton, seu tempo era dividido entre as três atividades prediletas: tocar violi-no, velejar e devanear. Só que seus devaneios tomavam a forma de uma Teoria Unificada do Campo, capaz de sintetizar os dois grandes ramos em que estava dividida a Física na época: a gravitacão e o eletromagne-tismo. Ou seja, ele procurava nada menos que a lei geral do Universo.
Einstein morreu no dia 18 de abril de 1955, sem: realizar esse seu último sonho. Não admira: os físicos continuam a sonhá-lo até hoje.
Para saber mais:
A última cartada de Einstein
(SUPER número 12, ano 9)
As idéias que demoliram a velha ciência
Em 1887, descobriu-se que um sinal luminoso viaja sempre à mesma velocidade no espaço vazio. A partir dessa descoberta, Einstein iria demolir o edifício da Física clássica. Ele percebeu que a constância da velocidade da luz punha em xeque o conceito tradicional de simultaneidade.
Assim: imagine-se um carro numa estrada plana e dentro dele uma lâmpada a igual distancia do vidro dianteiro e do vidro traseiro. Quando a lâmpada é acesa, a luz atinge os dois vidros ao mesmo tempo. Isso para um passageiro no carro; para uma pessoa na estrada, a luz chega antes ao vidro de trás, pois – devido ao movimento do carro – este se aproxima do ponto em que a luz foi emitida, enquanto o vidro da frente se afasta. Qual dos dois observadores tem razão? Os dois.
O paradoxo forçou uma completa revisão dos conceitos clássicos de espaço e tempo e deu origem à Teoria Especial da Relatividade. Espaço e tempo não são grandezas absolutas que independem do observador, mas relativas. As medidas de espaço, tempo e massa realizadas a partir do carro em movimento e as realizadas a partir da estrada relacionam-se por um conjunto de expressões matemáticas propostas, no começo do século, pelo físico holandês Hendrik Lorentz. Pelas transformações de Lorentz, uma régua viajando no carro terá seu comprimento encurtado quando medida da estrada. Já o tempo e massa se dilatarão.
Conseqüência direta da Teoria Especial da Relatividade é a idéia de que a massa pode ser convertida em energia e vice-versa. A fórmula de equivalência entre elas é a famosa E = mc2, onde E é energia, m, massa e c, a velocidade da luz no vácuo. Pequena quantidade de massa pode transformar-se em grande quantidade de energia -como seria confirmado pela bomba atômica. E grande quantidade de energia pode se converter em pequeno acréscimo de massa – como ocorre nos aceleradores de partículas.
Todas essas concepcões, porém, fornecem ainda uma descrição restrita da realidade, já que o seu ponto de partida, como no exemplo do carro, é o de observadores imóveis ou que se desloquem em movimento retilíneo e uniforme os chamados sistemas de referencia inerciais. Onde encontrá-los, porém, neste Universo em que tudo se move de maneira tão complicada? A extensão desses conceitos para qualquer sistema de referência levou Einstein à Teoria Geral da Relatividade de 1916. Seu objeto de estudo foi o fenômeno da gravitação.
Nos marcos da relatividade geral, espaço e tempo deviam ser pensados como um sistema quadridimensional curvo – algo completamente inacessível à nossa imaginação, mas não ao raciocínio matemático. Essa curvatura do espaço tempo é determinada pela presença de massa, o que permitia a Einstein descartar a idéia clássica de que a atração é causada por uma força agindo à distância. Os planetas são mantido em suas órbita não devido à força gravitacional, entendida como mera atração entre os corpos, mas a um encurvamento do espaço-tempo produzido pela enorme massa do Sol.
As predições da Teoria da Relatividade foram confirmadas pela experiência. Einstein afirmara que uma quantidade de massa, como a de uma estrela, seria capaz de curvar de forma sensível um raio de luz que passasse por suas imediações. Isso seria confirmado numa célebre observação realizada em 1919. Era a consagração da Teoria da Relatividade e de seu autor.


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