As cinco principais descobertas de Einstein que mudaram a nossa visão do mundo. Artigo de Carlo Rovelli

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27 Julho 2015

No início do século XX, Albert Einstein intuiu que o mundo é muito mais complexo do que a física clássica havia mostrado e abriu a porta para uma realidade mais rica, desconcertante, mas bela, e, uma vez compreendida, substancialmente mais simples do que acreditávamos.

A opinião é do físico italiano Carlo Rovelli, professor da Universidade de Aix-Marseille, na França, e diretor do grupo de pesquisa em gravidade quântica do Centro de Física Teórica de Luminy, em Marselha. O artigo foi publicado no jornal Il Sole 24 Ore, 14-04-2015. A tradução é de Moisés Sbardelotto.

Carlo Rovelli é autor de Che cos'è la scienza. La rivoluzione de Anassimandro (2011), La realità non è come ci appare. La strutura elementare delle cose (2014) e Sette brevi lezione di fisica (2014).

Eis o texto.

O ano de 2015 é o centenário da mais importantes e mais bela descoberta de Albert Einstein (do qual também se celebrou, no dia 18 de abril, os 60 anos de morte): a teoria da relatividade geral. E o mundo celebra, há já alguns meses, o maior cientista dos últimos três séculos.

Não é fácil resumir o que Einstein compreendeu sobre a Natureza, porque não se trata de um só resultado, mas de um conjunto vasto e articulado de descobertas. No entanto, quero tentar fazer isso, para tentar orientar o leitor na abertura deste ano em que se falará muito de Einstein.

Eu diria que as principais descobertas de Albert Einstein são cinco. Estas não esgotam tudo o que o cientista fez, ao contrário, mas cada uma delas mudou a nossa visão do mundo em profundidade e cada uma representa um pilar da nossa atual compreensão da Natureza.

Tento ilustrá-las uma de cada vez, para depois discutir a sua coerência. O primeiro resultado de Einstein é a demonstração final de que a matéria tem uma estrutura granular: o mundo é feito de átomos. A ideia é obviamente antiga, remonta a Leucipo e Demócrito, e foi amplamente utilizada pela Química antes de Einstein.

Mas, até Einstein, a existência real dos átomos continuava sendo uma hipótese posta em dúvida por muitos. Em um artigo de extraordinária beleza técnica, escrito aos 25 anos, Einstein parte de um fenômeno físico, o movimento tremulante dos grãos de pó imersos na água, e calcula as dimensões dos átomos a partir do porte da agitação, mostrando de maneira definitiva que essa agitação é o efeito dos choques sobre o grânulo das moléculas de água individuais.

Vinte e quatro séculos depois de Demócrito, toda dúvida sobre a real existência dos átomos veio a cair. A ideia sobre a qual o trabalho se baseou, ligar a velocidade em que vemos o grânulo se mover na água ao porte da agitação, ainda está na base de grande parte da física estatística moderna.

O segundo grande resultado de Einstein (pelo qual ele recebeu o Nobel), contemporâneo ao primeiro e claramente ligado a ele, é a descoberta dos fótons, ou seja, do fato de que a luz também é feita de grânulos, de "átomos de luz". Também neste caso Einstein parte de um efeito físico, o efeito fotoelétrico: quando a luz incide sobre certos metais, ela produz uma pequena corrente. Analisando o detalhe em que isso ocorre, Einstein deduz que a luz é feita de "bolinhas de luz".

A importância dessa descoberta foi capital para a física moderna, porque se trata do passo-chave para a mecânica quântica, a teoria que hoje descreve a relação entre os aspectos corpusculares e ondulatórios da realidade, e que está na base da física atômica, nuclear, da matéria condensada e de grande parte da tecnologia recente, como os computadores.

O terceiro grande passo de Einstein foi o início do estudo da estrutura em grande escala do universo visível. O artigo escrito em 1917, no qual ele abre esse campo de pesquisa (no início do artigo, há uma frase de revirar a cabeça: "Estudamos a natureza em uma escala grande em relação à distância média entre as galáxias") é o trabalho que funda a cosmologia moderna, hoje um dos setores da ciência mais vibrantes e em rápido crescimento.

O quarto resultado é o maior, aquele que estamos celebrando este ano: a teoria da relatividade geral. A teoria explica a origem da força da gravidade de Newton e, ao mesmo tempo, corrige as suas previsões. A força entre massas distantes imaginada por Newton é explicada como um efeito do encurvamento do espaço e do tempo.

Espaço e tempo são como uma folha de borracha que se pode dobrar e puxar, e esse dobrar-se é o motivo pelo qual os objetos caem sobre a terra, razão pela qual a Lua orbita em torno da Terra, e os planetas, ao redor do Sol.

As consequências da teoria são muitas, impressionantes, e depois foram todas verificadas nos anos seguintes: a existência dos buracos negros, a desaceleração do tempo perto de uma massa (se você vive nas montanhas, você envelhece um pouquinho mais rapidamente do que se vivesse no mar), a existência de ondas de espaço, o fato de que o universo que vemos emergiu de uma grande explosão inicial, apenas para dar alguns exemplos.

Deixei por último, no quinto lugar, a teoria da relatividade especial, que é a teoria de Einstein mais conhecida pelo público. Para resolver um conflito aparente entre mecânica e teoria eletromagnética, Einstein compreende que o tempo passa mais devagar quando se viaja rápido e que é melhor pensar o mundo como um "espaço-tempo" unitário de quatro dimensões, em vez de considerar separados o espaço (tridimensional) e o tempo.

Deixei por último essa descoberta não porque não seja importante – a teoria da relatividade restrita é hoje a linguagem básica da relatividade geral e de toda a física das partículas: é o ABC de todo físico teórico –, mas apenas para salientar o fato de que Einstein fez muito mais do que isso.

Esse conjunto de resultados nos deixa sem palavras pela vastidão e profundidade. No início do século XX, Albert Einstein intuiu que o mundo é muito mais complexo do que a física clássica havia mostrado e abriu a porta para uma realidade mais rica, desconcertante, mas bela, e, uma vez compreendida, substancialmente mais simples do que acreditávamos.

Em certo sentido, ele colocou a ciência novamente a caminho, depois que o grande sucesso de Newton e, depois, de Maxwell nos fizera sentar sobre os louros e acreditar, erroneamente, que tínhamos chegado perto do fim.

Mas o fascínio de Albert Einstein também vai além da sua grandeza científica. As suas ideias políticas, cosmopolita e intensamente pacifistas, o seu desprezo pelo valor da "pátria", os seus conflitos interiores quando, para deter Hitler, decidiu escrever a Roosevelt para fazer a bomba, abrindo o século das guerras nucleares, o seu amor pela música e pela filosofia, a sua rebeldia infantil mas radical, que, quando menino, o levou a detestar e abandonar a escola, e, quando adolescente, a perder tempo girando pelas ruas de Pavia e, depois, por toda a vida a se vestir e a se pentear fora de qualquer costume, o seu ateísmo dissimulado e divertido, cheio de citações não convencionais sobre Deus que, mais tarde, muitos se afanarão ingenuamente a querer levar a sério, a sua amizade com Charlie Chaplin, a serenidade com que enfrentou a morte, recusando ser tratado quando soube que estava gravemente doente ("Eu quero ir embora quando eu decidir. É de mau gosto prolongar a vida artificialmente. Eu fiz a minha parte, é hora de ir")... tudo isso faz de Albert Einstein, para muitos de nós, uma referência, um mito, um companheiro de pensamentos, um mestre de verdade, um doce amigo.