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Nesta secção abordaremos aspectos atinentes ao contexto da gênese e desenvolvimento da Teoria da Relatividade Especial ou Restrita, proposta por Albert Einstein (1879-1955) com o intuito de fundamentar o estudo de fenômenos associados ao movimento em altas velocidades. Na Teoria da Relatividade Especial, apenas os

121 referenciais inerciais são considerados. Por sua vez, a Teoria da Relatividade Geral34

centra-se principalmente, na investigação dos fenômenos gravitacionais fortes.

O projeto de Einstein com a Teoria da Relatividade Especial foi motivado por um problema teórico, notadamente a inconsistência entre a mecânica clássica e a eletrodinâmica de Maxwell, no tocante aos corpos em movimento. Segundo Einstein (2001a), as aplicações desse corpo teórico conduziam a assimetrias que não se mostravam inerentes aos fenômenos. Particularmente, refere-se às ações eletrodinâmicas entre imãs e condutores, quando se encontram em movimento relativo entre si.

Para o desenvolvimento da Teoria da Relatividade Especial, Einstein elege a categoria de postulado algumas suposições, as quais isentam a eletrodinâmica dos corpos em movimento de contradições com a teoria de Maxwell para os corpos em repouso. No primeiro postulado, denominado de Princípio da Relatividade, assinala:

/.../ o insucesso das experiências feitas para constatar um movimento da Terra em relação ao meio luminífero levam à suposição de que, tal como na Mecânica, também na Eletrodinâmica, os fenômenos não apresentam nenhuma particularidade que possa fazer-se corresponder à idéia de um repouso absoluto. Pelo contrário, em todos os sistemas de coordenadas em que são válidas as equações da mecânica, também são igualmente válidas leis ópticas e eletrodinâmicas da mesma forma – o que, até à primeira ordem de aproximação, já está demonstrado (EINSTEIN, 2001, p. 48).

Prosseguindo, Einstein menciona o segundo postulado:

/.../ e, além disso, vamos introduzir o postulado – só aparentemente inconsistente com o primeiro – de que a luz, no espaço vazio, se propaga sempre com uma velocidade determinada, independente do estado de movimento da fonte luminosa (EINSTEIN, 2001, p. 48).

Notemos que por esse segundo postulado incorporar a pressuposição da constância da velocidade da luz em relação a qualquer referencial e ser independente da velocidade da fonte, incorpora pressuposições que requerem uma mudança radical em relação à adição clássica das velocidades. Einstein também anuncia que a existência do éter luminífero será supérflua, haja vista que a teorização a ser desenvolvida não mais necessitará de introduzir um espaço em repouso absoluto, tampouco de atribuir um

34 _{As primeiras publicações de Einstein sobre a Teoria da Relatividade Especial ocorreram no período de} 1905 a 1907 enquanto que sobre a Teoria da Relatividade Geral, no período de 1905 – 1916

122 vetor velocidade a qualquer ponto do espaço vazio em que tenha lugar um processo eletrodinâmico.

No contexto da cinemática, os postulados da Teoria da Relatividade Especial implicam em algumas conseqüências, notadamente em relação ao comprimento dos objetos. Em relação ao comprimento l de uma haste, quando em repouso em relação a um sistema de coordenadas também em repouso, Einstein (2001a) previu modificação no comprimento l da haste decorrente do movimento de translação uniforme em relação a um sistema de referência.

Outro efeito relativístico refere-se ao tempo de ocorrência dos fenômenos. Relógios que se movem com grandes velocidades em relação aos outros, funcionam mais lentamente, ou seja, ocorre a dilatação do tempo. Esses efeitos relativísticos existem em relação a todos os referenciais e dependem apenas do movimento relativo.

Da Teoria da Relatividade Especial decorrem dois efeitos dinâmicos. Um desses efeitos refere-se à tendência da massa dos objetos tenderem ao infinito quando as respectivas velocidades aproximam-se da velocidade da luz.

O outro efeito dinâmico sobre os objetos dá-se em relação à massa-energia dos mesmos. A massa do objeto aumenta tanto com o aumento energia cinética do mesmo, relacionada com o aumento da velocidade, quanto ao receber qualquer outra forma de energia.

Percebe-se que a Teoria da Relatividade Especial mostra-se como um construto conceitual que subverte conceitos estruturais da Mecânica Clássica, conforme já explanados, os conceitos de tempo, comprimento, massa, bem como a relação massa- energia.

Achamos oportuno pontuarmos aqui uma observação de Martins (2005a) ressaltando que é freqüente atribuírem a criação da Teoria da Relatividade Especial exclusivamente a Einstein. No entanto, muito antes de Einstein, outros resultados da teoria da relatividade já eram conhecidos, remetendo a influência da velocidade na variação da massa do elétron, já constatada por Lorentz, nos últimos anos do século XIX.

A partir de teorizações sobre o efeito Zeeman, Lorentz encontrou um valor para e relação entre a carga e a massa e para a carga do elétron. As estimativas de Lorentz sobre a relação à carga e a massa do elétron foram corroboradas por J. J. Thomson e Walter Kaufmann (1871-1947), a partir da medição da deflexão dos raios catódicos em campos elétricos e magnéticos. Logo em seguida, Phillip Lenard (1862-

123 1947) aferiu a relação carga-massa para raios beta com velocidade de até um terço de c. As medidas obtidas por Lenard evidenciaram um aumento da massa com a velocidade35_.

Segundo Martins (2005) esses resultados indicavam a variação da massa eletromagnética com o aumento da velocidade.

Continuando sua argumentação, Martins (op.cit.) pontua também que no inicio do século XX, quando Einstein apresenta suas teorizações sobre a relatividade, Henri Poincaré já havia proposto o Principio da Relatividade para todos os tipos de fenômenos, devido ao insucesso das várias tentativas de se detectar o movimento da Terra em relação ao éter.

Também já existiam as transformações de Lorentz para o espaço e o tempo, bem como a maior parte da dinâmica relativística36 _{, os quais foram obtidos}

gradualmente por um conjunto de pessoas.

A partir do contexto acima mencionado, Martins (op. cit.) pontua aspectos que teriam sido inovadores na contribuição de Einstein: a estruturação da Teoria da Relatividade de uma maneira mais simples que os trabalhos de Lorentz e Poincaré; a relação geral entre massa e energia e a negação da idéia de éter, considerada pelo autor como uma idéia de caráter epistemológico e não física.

A partir das considerações acima, entendemos que a Teoria da Relatividade Especial não foi uma resposta aos resultados inesperados do experimento de Michelson- Morley. No entanto considera-se que o mencionado experimento funcionou como uma evidência que corroborava com os fundamentos da Teoria da Relatividade Especial. Tal proposição é bastante diferente de ter sido o experimento de Michelson-Morley o responsável pela gênese da Teoria da Relatividade Especial, conforme ressalta Villani (1981).

Os resultados “negativos” do experimento de Michelson-Morley, apesar de justificados teoricamente pela Teoria da Relatividade Especial, não foram cruciais para a Física Clássica. Tampouco para a refutação da teoria do éter.