Princípios básicos do espaço-tempo: Parte 3 - Andrew Pontzen e Tom Whyntie

Vejam a lição completa: http://ed.ted.com/lessons/the-fundamentals-of-space-time-part-3-andrew-pontzen-and-tom-whyntie

Nas primeiras duas lições desta série sobre o espaço-tempo, lidámos com objectos que se deslocavam a velocidades constantes, com geodésicas em linha recta, num espaço-tempo. Mas o que acontece quando juntamos a gravidade a esta mistura? Nesta terceira e última lição, os cientistas do CERN Andrew Pontzen e Tom Whyntie exploram o que significa a gravidade para o espaço-tempo — ou melhor, o que significa o espaço-tempo para a gravidade.

Lição de Andrew Pontzen e Tom Whyntie, animação de Giant Animation Studios.

— 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.