— A gravidade. — Controla o universo.
Tudo atrai tudo o resto.
Ai!
Incluindo tu.
Ui!
Nesta aula final,
vamos explorar o que significa a gravidade para o espaço-tempo,
ou melhor, o que significa o espaço-tempo para a gravidade.
Até agora, estivemos a lidar com coisas a deslocar-se
a velocidades constantes,
com geodésicas rectas no espaço-tempo.
Mas assim que acrescentamos a gravidade,
se medirmos a velocidade num momento,
e depois outra vez um pouco mais tarde,
a velocidade pode ter mudado.
Por outras palavras, conforme eu descobri,
a gravidade causa aceleração,
portanto precisamos que a geodésica tenha um aspecto diferente
de um momento para o outro.
Como vimos na última aula,
a forma correcta de inclinar a geodésica de um objecto
é utilizando uma transformação de Lorentz:
o truque de esticar e esmagar de Einstein.
Então, para ilustrar o que a gravidade faz ao movimento do Tom,
precisamos de criar um conjunto de retalhos de espaço-tempo,
cada um deles transformado em diferentes quantidades.
Para a minha geodésica ficar num ângulo diferente em cada retalho.
E depois estamos prontos para costurar tudo.
Montamos uma manta aconchegante com os retalhos de espaço-tempo,
na qual as geodésicas parecem estar curvadas.
Onde as geodésicas se juntam, os objectos colidem.
Ao fazer estas ligações entre os retalhos,
incorpora-se uma curvatura no próprio espaço-tempo.
Mas o verdadeiro génio de Einstein
foi descrever precisamente como cada um dos retalhos
é esticado e esmagado
segundo a massa e energia circundantes.
A mera presença de coisas faz curvar o espaço-tempo,
e a curvatura do espaço-tempo faz deslocar as coisas.
Isto é a gravidade, segundo Einstein.
Anteriormente, Isaac Newton tinha explicado a gravidade
utilizando as ideias de força e aceleração,
sem qualquer espaço-tempo a dançar,
e fê-lo muito bem.
Mas a teoria de Einstein é um pouco melhor
a prever, por exemplo,
a órbita de Mercúrio em volta do Sol,
ou a forma como os raios de luz são deflectidos por objectos maciços.
O que é mais importante, a teoria de Einstein prevê coisas
que simplesmente não existiam nas teorias mais antigas
nas quais o espaço, o tempo e a gravidade eram coisas distintas.
As costuras podem deixar rugas no material do espaço-tempo.
Estas rugas chamam-se ondas gravitacionais,
que devem ser detectáveis
sob a forma de esmagamentos e esticamentos minúsculos, repetitivos, subtis no espaço.
Portanto estamos a elaborar experiências para verificar se estão lá.
Entretanto, a evidência indirecta,
sendo a mais recente nos padrões de polarização da luz
deixados do Big Bang,
sugere fortemente que sim, estão lá.
Mas, apesar dos sucessos de Einstein,
quando demasiadas coisas ficam concentradas
num espaço demasiado pequeno,
como um buraco negro,
a curvatura do espaço-tempo fica tão grande
que as equações dele colapsam.
Precisamos de uma nova imagem do espaço-tempo
que incorpore a mecânica quântica
para desvendar o segredo que está no coração dos buracos negros.
O que significa que ainda há muito mais para descobrir
sobre o espaço, o tempo e o espaço-tempo no futuro.