Capítulo 10: A Teoria da Relatividade e a Cosmologia Moderna

O  UNIVERSO

TEORIAS SOBRE SUA ORIGEM E EVOLUÇÃO

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        O mesmo raciocínio indicado acima vale tanto para o movimento de um corpo como para o movimento da luz. No vácuo, quando não há nenhum campo gravitacional, a luz se move em linha reta, com velocidade constante. Se um feixe de luz estiver em um local onde existe campo gravitacional, mas estiver sendo estudado por um observador que está caindo nessa região, tudo se passa como se não houvesse campo nenhum: o observador vai ver o feixe luminoso como uma reta. Mas para um outro observador, que não esteja caindo, a luz não estará se movendo em linha reta: o feixe luminoso será curvo. Ou seja: a luz deve se encurvar, no campo gravitacional, quando vista por um observador que não está caindo.

        O princípio de equivalência permite comparar uma região sem gravidade com outra em que existe gravidade. Nessa comparação, é preciso considerar objetos que estão caindo, com uma certa aceleração. Mas a teoria da relatividade especial só estudava sistemas de referência sem aceleração. Por isso, os próprios métodos da primeira teoria da relatividade não eram suficientes. Foi preciso utilizar um formalismo matemático chamado “cálculo tensorial”, com o qual é possível estudar qualquer tipo de movimento. Nesse formalismo, torna-se fácil trabalhar com o movimento retilíneo uniforme que se torna curvo e acelerado, por exemplo, dependendo do observador. Mas as leis físicas adquirem uma aparência muito diferente do usual. Um movimento inercial, ou seja, retilíneo e uniforme, por exemplo, passa a ser descrito assim:

onde os símbolos  representam coordenadas do corpo que está se movendo,  é o símbolo que representa o “tempo próprio”:
e o símbolo  é um modo abreviado de escrever 64 expressões do tipo:

onde os símbolos do tipo  representam os elementos de uma matriz 4x4, chamada de “tensor métrico fundamental”. Simples, não é?

        Não podemos aqui explicar o que significa isso. Pode-se dizer que, utilizando o cálculo tensorial, é possível descrever um espaço-tempo curvo. A nova teoria da relatividade (ou “relatividade geral”) é um estudo que utiliza essa noção de espaço-tempo curvo.

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