Teoria da Relatividade/Princípio da Relatividade

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[editar] Introdução

Relatividade Restrita ou 'teoria especial da relatividade' foi desenvolvida por Albert Einstein e publicada pela primeira vez em 1905. Isto modificou as noções newtonianas de espaço e tempo, incorporando a teoria eletromagnética de Maxwell. A teoria é chamada de restrita pois é aplicada no caso "restrito" em que os efeitos da gravidade no espaço-tempo podem ser ignorados. Dez anos depois, Einstein publicou sua teoria geral da relatividade, que incorporou estes efeitos. Aqueles que não estão acostumados com a relatividade restrita podem pensar que esta trata apenas de corpos a altas velocidades. Isto é um erro. Relatividade restrita pode ser aplicada a todas as velocidades mas, a baixas velocidades, os efeitos relativísticos causam praticamente nenhuma diferença se comparado com as fórmulas newtonianas.

[editar] O princípio da relatividade

O princípio da relatividade trata do problema de como eventos que ocorrem em um lugar são observados em outro lugar. Este problema tem sido um desafio teórico difícil desde os tempos mais antigos.

Aristóteles acreditava que as coisas poderiam ou estar se movendo ou em repouso. De acordo com sua teoria, as coisas não poderiam permanecer em um estado de movimento a menos que algum as movesse. Como resultado, Aristóteles propôs que as coisas estariam completamente paradas no espaço vazio.

Galileu desafiou esta idéia en seu "Dialogo sobre os Grandes Sistemas do Universo" ele considerou observaçoes feitas por pessoas dentro de um navio sem ver nada fora deste, nessas situações, se o navio está a uma velocidade constante e não existem flutuações em seu caminho, é impossível determinar se o navio está parado ou em movimento. Estes conceitos são conhecidos como Relatividade de Galileu, que tem dois princípios: é impossível determinar se um corpo está em repouso ou em movimento e as coisas continuam em movimento uniforme a menos que sofra alguma ação. O segundo princípio é conhecido como Princípio da Inércia de Galileu ou Primeira Lei de Newton.

[editar] Postulados da relatividade

1. Primeiro postulado (princípio da relatividade)

As leis que governam as mudanças de estado em quaisquer sistemas físicos tomam a mesma forma em quaisquer sistemas de coordenadas inerciais.

Nas palavras de Einstein:

"...existem sistemas cartesianos de coordenadas - os chamados sistemas de inércia - relativamente aos quais as leis da mecânica (mais geralmente as leis da física) se apresentam com a forma mais simples. Podemos assim admitir a validade da seguinte proposição: se K é um sistema de inércia, qualquer outro sistema K' em movimento de translação uniforme relativamente a K, é também um sistema de inércia."

2. Segundo postulado (invariância da velocidade da luz)

A luz tem velocidade invariante igual a c em relação a qualquer sistema de coordenadas inercial.

A velocidade da luz no vácuo é a mesma para todos os observadores em referenciais inerciais e não depende da velocidade da fonte que está emitindo a luz nem tampouco do observador que a está medindo. A luz não requer qualquer meio (como o éter) para se propagar. De fato, a existência do éter é mesmo contraditória com o conjunto dos fatos e com as leis da mecânica.

Apesar do primeiro postulado ser quase senso comum, o segundo não é tão óbvio. Mas ele é de certa forma uma conseqüência de se utilizar o primeiro postulado ao se analisarem as equações do eletromagnetismo. Através das transformações de Lorentz pode-se demonstrar o segundo postulado.

Porém, é necessário dizer que Einstein, segundo alguns, não quis basear a relatividade nas equações de Maxwell, talvez porque entendesse que a validade destas não era ilimitada. Isto decorre da existência do fóton, o que tacitamente indica que as equações de campo previstas por Maxwell não podem ser rigorosamente lineares.