Espaço: é onde as coisas acontecem.
Tempo: é quando as coisas acontecem.
Podemos calcular onde as coisas estão
e quando elas acontecem,
mas, na Física moderna,
percebemos que "quando" e "onde"
são, na verdade, partes da mesma questão.
Por que, no que se refere a compreender o universo,
precisamos substituir o espaço tridimensional mais o tempo
por um único conceito:
espaço-tempo quadridimensional.
Vamos explorar e explicar o espaço-tempo
nesta série de animações.
Animações?
Sim.
Bem, não estamos muito animados, estamos?
Claro que estamos! Veja, posso ir daqui para cá.
Opa! Como você foi dali para cá?
A que velocidade você fez isso?
Você correu? Andou?
Seguiu em linha reta?
Ah! Para responder isto, será preciso deixar nossa Física de cartum
mais parecida com a Física da Física.
Serão necessários mais quadros.
Mais quadros, por favor!
Certo. Em cada quadro, Andrew está em um lugar ligeiramente diferente.
Então, posso ver que cada quadro registra
onde Andrew está em um momento diferente.
Isto é ótimo. Mas seria mais fácil ver
o que está acontecendo se pudéssemos recortar
todas as centenas de quadros e empilhá-los
como um flipbook.
Certo, agora vamos folhear o livro
para que vejamos um quadro após o outro,
passando por 24 quadros a cada segundo.
Veja! Eu disse que era uma animação.
Agora você pode me ver andando.
Desenhar todos esses quadros e colocá-los em um flipbook
é apenas uma maneira de registrar a forma como me movimento.
É assim que a animação e os filmes funcionam.
Como se pode ver, à velocidade da minha caminhada,
leva-se dois segundos para passar em frente a cada estaca da cerca,
e elas estão a 4 m de distância uma da outra.
Então, podemos calcular minha velocidade
ao me mover pelo espaço:
2 metros por segundo.
Mas eu poderia ter descoberto isto a partir dos quadros,
sem folheá-los.
A partir da margem do flipbook,
você pode ver todas as cópias dos postes da cerca
e todas as cópias de Andrew,
e ele está em um lugar ligeiramente diferente a cada quadro.
Agora, podemos prever tudo que vai acontecer com Andrew
quando folhearmos 24 páginas por segundo,
incluindo sua velocidade de locomoção,
só por olhar.
Não há necessidade alguma de folhear.
A margem do flipbook
é conhecida como um diagrama espaço-tempo
da caminhada de Andrew, como você já adivinhou,
através do espaço-tempo.
À linha que representa a caminhada de Andrew
chamamos de sua linha de universo.
Se eu corro devagar, em vez de caminhar,
talvez eu consiga ultrapassar uma estaca de cerca por segundo.
Ele não é muito atlético.
De qualquer maneira, ao observarmos esse novo flipbook pela margem,
podemos fazer a mesma análise de antes.
A linha de universo para Andrew correndo
é mais inclinada
do que a linha do universo para Andrew andando.
Podemos afirmar que ele se desloca com o dobro da velocidade anterior,
sem precisarmos folhear os quadros.
Mas há um detalhe engenhoso.
Em Física, é sempre bom olhar as coisas de outras perspectivas.
Afinal de contas, as leis da Física
devem valer para todos
ou para ninguém.
Então vamos repensar nosso cartum
e fazer a câmera seguir Andrew enquanto ele corre
e, assim, as estacas das cercas parecem ir passando por trás dele.
Ainda considerando tudo como um flipbook de quadros,
nada precisará ser redesenhado.
Simplesmente deslocamos todos os quadros um pouco
até que a linha de universo de Andrew, que estava inclinada,
fique completamente na vertical.
Para entender por quê, vamos folhear tudo.
Sim, agora eu estou estacionário, correndo no mesmo lugar,
no centro do quadro.
Na margem do flipbook,
minha linha de universo ficou na vertical.
As estacas da cerca passam por trás de mim.
Agora são as linhas de universo das cercas que ficaram inclinadas.
Este rearranjo dos quadros é conhecido como
Transformação de Galileu
e nos possibilita analisar a Física de outro ponto de vista diferente do nosso.
Neste caso, do meu ponto de vista.
Afinal, é sempre bom observar as coisas a partir de outros pontos de vista,
especialmente quando os observadores estão em movimento,
à velocidades diferentes.
Desde que as velocidades não sejam muito elevadas.
Se você for um raio cósmico viajando à velocidade da luz,
o flipbook do seu ponto de vista fragmenta-se por completo.
Para impedir que isto aconteça,
teremos que colar os quadros uns nos outros.
Ao invés de uma pilha de quadro separados,
precisaremos de um bloco sólido de espaço-tempo,
o qual abordaremos em nossa próxima animação.