• Começa com um estrondo

A citação mais famosa de Einstein é totalmente mal compreendida

'A imaginação é mais importante que o conhecimento' costuma significar que suas concepções superam o que é real. Não foi isso que ele disse.

Principais conclusões

• Embora muitas citações de Einstein que aparecem na internet sejam invenções completas ou atribuições errôneas, 'A imaginação é mais importante que o conhecimento' é totalmente real.
• Muitas vezes é interpretado como significando que ter conhecimento não é particularmente importante, mas que ser capaz de imaginar e abraçar novas possibilidades é a verdadeira marca do gênio.
• Isso não é apenas um mal-entendido sobre o que Einstein realmente quis dizer, mas contradiz o que ele disse explicitamente se você ler o restante da citação, no contexto. Aqui está o que isso realmente significa.

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O que você acha que é mais importante para sua própria vida: imaginação ou conhecimento?

E para a vida de um cientista, como um físico teórico? A imaginação ou o conhecimento são mais importantes para eles?

Se você já viu um pôster de Einstein com uma citação, há uma boa chance de que a citação simplesmente diga: “A imaginação é mais importante que o conhecimento”. Embora essa citação seja de fato atribuível corretamente a Einstein, a maioria das pessoas interpreta mal seu significado.

Ao ouvi-lo, você pode imaginar pesando “o que você sabe” de um lado de sua balança mental e pesando “o que você pode imaginar” do outro lado. Quando a balança se equilibra, o lado “o que você pode imaginar” acaba sendo mais pesado, pelo menos em termos de importância. É assim que a maioria das pessoas vê a citação de Einstein, e é quase reconfortante de certa forma: imaginar que talvez o maior gênio de toda a história humana subestime a importância do conjunto de conhecimento cumulativo de qualquer indivíduo, enquanto, em vez disso, favorece simplesmente o que podemos inventar em nosso próprias imaginações.

Acontece que, no entanto, não é disso que Einstein estava falando, nem a que a afirmação “A imaginação é mais importante do que o conhecimento” realmente se referia. Aqui está o que realmente está por trás da citação de Einstein mais incompreendida de todos os tempos.

As órbitas dos planetas do Sistema Solar interno não são exatamente circulares, mas são bem próximas, com Mercúrio e Marte tendo as maiores partidas e as maiores elipticidades. Em meados do século 19, os cientistas começaram a notar desvios no movimento de Mercúrio em relação às previsões da gravidade newtoniana: as diferenças eram pequenas, mas as medições eram tão precisas que a discrepância não podia ser ignorada.

As contribuições científicas de Einstein

Para entender do que Einstein estava falando quando pronunciou essas famosas palavras, a primeira coisa que precisamos ter em mente é o histórico relevante: as décadas de trabalho e pesquisa que o elevaram à proeminência global. No final dos anos 1800 até a primeira parte dos anos 1900, bem na época em que Einstein estava aprendendo física pela primeira vez, havia algumas pistas importantes de que nossa imagem clássica do Universo, dominada pela gravidade newtoniana e pelo eletromagnetismo de Maxwell, não era tudo o que havia no Universo. Claro, eles foram incrivelmente bem-sucedidos, mas havia alguns problemas incômodos que não faziam muito sentido.

• As leis do movimento de Newton não eram mais mantidas em velocidades próximas à velocidade da luz: as distâncias eram conhecidas por serem contraídas e as durações de tempo eram conhecidas por serem dilatadas.
• O experimento de Michelson-Morley, projetado para medir a velocidade com que a Terra se move em relação ao “meio” através do qual a luz viaja, encontrou um resultado nulo: as observações eram independentes do movimento da Terra.
• A órbita de Mercúrio estava avançando um pouco mais rápido do que o esperado. Novos planetas, uma enorme coroa solar e até mesmo uma modificação nas leis da gravidade de Newton foram sugeridas como possíveis soluções.
• A luz, conhecida por interferir e difratar como uma onda, precisava ser quantizada em “pacotes de energia” individuais para explicar as propriedades de estrelas como o Sol.
• E a idade da Terra, calculada a partir de fatores geológicos observados em nosso planeta, foi estimada em vários bilhões de anos: mais do que qualquer mecanismo físico conhecido poderia explicar a duração da emissão luminosa do Sol.

Uma seção transversal do Wealden Dome, no sul da Inglaterra, que precisou de centenas de milhões de anos apenas para explicar as características de erosão observadas. Os depósitos de giz de ambos os lados, ausentes no centro, fornecem evidências de uma escala de tempo geológica incrivelmente longa necessária para produzir essa estrutura: mais longa do que qualquer explicação contemporânea para a energia do Sol poderia ter fornecido no final do século XIX. Isso foi observado por ninguém menos que Charles Darwin em meados do século XIX.

Esse era o estado da física de ponta quando Einstein entrou em cena pela primeira vez. Em 1905, muitas vezes chamado de seu “ano do milagre”, Einstein apresentou uma série de artigos profundos que abordavam vários desses pontos. Conhecendo o comportamento da luz segundo a descrição de Maxwell — que era uma onda eletromagnética em propagação, com campos elétricos e magnéticos oscilantes, alternados e em fase — Einstein tentou imaginar como seria seguir atrás dessa onda, o mais rápido possível.

Ele percebeu que ver uma versão mais lenta desses campos oscilantes em fase nunca ocorreria fisicamente e, em vez disso, virou o problema de cabeça para baixo, imaginando “E se todos, em todos os lugares, que já viram a luz, a vissem se movendo na mesma velocidade universal: A velocidade da luz?'

Foi ao considerar essa linha de pensamento que ele chegou ao fundamento da teoria especial da relatividade: que a velocidade da luz era constante, e observadores em locais diferentes, movendo-se em velocidades diferentes, todos tinham suas próprias definições únicas para o que constituía “ distâncias” ou “durações de tempo”. O resultado é hoje conhecido como relatividade especial e permite que observadores em qualquer quadro de referência “traduzam” suas observações para entender precisamente o que qualquer outro observador em qualquer outro quadro de referência veria de acordo com sua perspectiva.

A luz nada mais é do que uma onda eletromagnética, com campos elétricos e magnéticos oscilantes em fase perpendiculares à direção de propagação da luz. Quanto menor o comprimento de onda, mais energético o fóton, mas mais suscetível a mudanças na velocidade da luz através de um meio. Uma das grandes realizações de Einstein baseou-se nessa compreensão da luz como onda.

O fato de a quantidade de energia em cada “quantum” de luz ter de assumir um valor específico e finito — descoberto por Max Planck em 1900 — levou Einstein a prever o efeito fotoelétrico. Além de ver a luz como uma onda, Planck mostrou que ela também pode ser vista como uma partícula, ou fóton, com uma quantidade inerente de energia específica para cada fóton. Uma vez que é necessária uma certa quantidade de energia para “expulsar” um elétron de um átomo, ou de uma superfície metálica condutora no caso específico da consideração de Einstein, Einstein previu que a luz que estava abaixo de um certo limite de energia por fóton seria incapaz de liberar quaisquer elétrons, enquanto qualquer luz acima desse limite seria capaz de fazer exatamente isso.

Einstein conduziu seu experimento para testar isso precisamente, luz brilhante de diferentes comprimentos de onda com intensidades variadas em um metal condutor rico em elétrons. Quando ele usou luz de comprimento de onda longo, nenhum elétron foi expulso dela, não importa o quão grande ele aumentasse a intensidade dessa luz. Mas uma vez que o comprimento de onda da luz diminuiu para ser menor do que um limite específico, os elétrons disparados começaram a chegar ao detector. Maior intensidade dessa luz de comprimento de onda curto resultou em mais elétrons sendo expulsos, mas não importa o quão baixa a intensidade fosse diminuída, a luz desses comprimentos de onda curtos sempre liberava elétrons. Nesse único experimento, Einstein descobriu o efeito fotoelétrico.

O efeito fotoelétrico detalha como os elétrons podem ser ionizados por fótons com base no comprimento de onda de fótons individuais, não na intensidade da luz ou qualquer outra propriedade. Acima de um certo limite de comprimento de onda para os fótons que chegam, independentemente da intensidade, os elétrons serão lançados. Abaixo desse limite, nenhum elétron será lançado, mesmo se você aumentar a intensidade da luz. Ambos os elétrons e a energia em cada fóton são discretos.

Ao descobrir sua famosa equação, Einstein logo percebeu que ela tinha implicações muito além de todos os objetos massivos do Universo terem uma “massa de repouso”. Que quando elementos muito pesados ​​decaíram radioativamente, eles se separaram em elementos mais leves e estáveis, e também liberaram energia exatamente como ditava a equação de Einstein (E = mc²). O inverso também deve ser possível: você deve ser capaz de “fundir” elementos muito leves para criar elementos mais pesados, liberando energia via E = mc² no processo, e que uma reação em cadeia de divisão de elementos pesados ​​(ou seja, fissão nuclear) poderia liberar energia na Terra como nenhuma outra reação terrestre.

Este processo, de conversão de massa-energia, não só acabaria explicando como o Sol se alimenta (através da fusão nuclear) ao longo de escalas de tempo de vários bilhões de anos, resolvendo o paradoxo da velhice da Terra, mas também levaria ao desenvolvimento do primeiro átomo atômico. bombear. Se há uma equação que a maioria das pessoas conhece quando se trata de Einstein, é essa: E = mc², que não apenas explica quantitativamente a relação entre massa e energia, mas que desempenha um papel central até mesmo na física nuclear e de partículas atual.

Uma visão animada de como o espaço-tempo responde à medida que uma massa se move ajuda a mostrar exatamente como, qualitativamente, não é apenas uma folha de tecido, mas todo o espaço em si que se curva pela presença e propriedades da matéria e energia dentro do Universo. . Observe que o espaço-tempo só pode ser descrito se incluirmos não apenas a posição do objeto massivo, mas onde essa massa está localizada ao longo do tempo. Tanto a localização instantânea quanto a história passada de onde esse objeto estava localizado determinam as forças experimentadas pelos objetos que se movem pelo Universo, tornando o conjunto de equações diferenciais da Relatividade Geral ainda mais complicado do que o de Newton.

E, finalmente, talvez em sua contribuição mais inovadora de todas, Einstein mudou completamente a maneira como vemos a gravitação no Universo. Sua grande ideia era que o que experimentamos como gravitação – a força de atração entre quaisquer duas massas – era fundamentalmente diferente de qualquer outro tipo de aceleração ou mudança no movimento. A única diferença era que, em vez de se mover através de um espaço implicitamente plano e não curvo (uma suposição tácita na relatividade especial), esse espaço e tempo foram entrelaçados em um tecido conhecido como espaço-tempo (um fato descoberto por Hermann Minkowski, ex-professor de Einstein ), e esse tecido se curvou em resposta não apenas à massa, mas a todas as formas de energia.

Depois de anos desenvolvendo essa teoria, Einstein foi capaz de calcular explicitamente as previsões para a quantidade de precessão de Mercúrio: um cálculo apresentado em 1915. Essas previsões correspondiam perfeitamente às observações e, além disso, Einstein mostrou que, em regimes gravitacionais mais fracos, as previsões da Relatividade Geral simplesmente reduziam às previsões newtonianas. Ele então deu um passo adiante e calculou uma nova previsão: como a luz das estrelas seria desviada perto do Sol durante um eclipse solar total. A confirmação observacional de suas previsões durante o eclipse solar de 1919 consolidou o papel da Relatividade Geral como nossa nova e melhor teoria da gravidade : estatuto que mantém ainda hoje, mais de 100 anos depois.

Os resultados da expedição do eclipse de Eddington em 1919 mostraram, conclusivamente, que a Teoria Geral da Relatividade descrevia a curvatura da luz das estrelas em torno de objetos maciços, derrubando a imagem newtoniana. Esta foi a primeira confirmação observacional da teoria da gravidade de Einstein.

A famosa citação completa, no contexto

Embora Einstein continuasse a escrever artigos muito mais influentes, a descoberta da Relatividade Geral sempre apareceria como sua realização científica mais colossal. Em 1929, ao ser entrevistado para o Saturday Evening Post por George Sylvester Viereck, a seguinte troca ocorreu :

einsten : “Eu acredito em intuições e inspirações. Às vezes sinto que estou certo. Eu não sei o que sou. Quando duas expedições de cientistas, financiadas pela Royal Academy, saíram para testar minha teoria da relatividade, fiquei convencido de que suas conclusões coincidiriam com minha hipótese. Não fiquei surpreso quando o eclipse de 29 de maio de 1919 confirmou minhas intuições. Eu ficaria surpreso se estivesse errado.”

quadrado : “Então você confia mais na sua imaginação do que no seu conhecimento?”

einsten : “Eu sou o suficiente do artista para desenhar livremente em minha imaginação. Imaginação é mais importante que conhecimento. O conhecimento é limitado. A imaginação envolve o mundo.”

Em outras palavras, a primeira vez que esta citação apareceu, foi no contexto de Einstein acreditar que sabia como um resultado experimental/observacional resultaria antes de ser conduzido, com base no sucesso previamente estabelecido de sua teoria. Não era uma conclusão precipitada, mas ele atribuiu sua intuição física sobre uma medida ainda a ser determinada à “imaginação”, em vez de “conhecimento”, em resposta a uma pergunta importante de um repórter.

Durante um eclipse total, as estrelas parecem estar em uma posição diferente de suas localizações reais, devido à curvatura da luz de uma massa intermediária: o Sol. A magnitude da deflexão seria determinada pela força dos efeitos gravitacionais nos locais no espaço através dos quais os raios de luz passaram.

Mas a versão mais famosa dessa citação surge em um escrito posterior: no livro de Einstein de 1931, Religião Cósmica e Outras Opiniões e Aforismos . Ao falar sobre o mesmo tópico – o eclipse de 1919 e como ele colocou a Relatividade Geral em um teste tão importante – Einstein escreveu o seguinte:

“Às vezes tenho certeza de que estou certo, embora não saiba o motivo. Quando o eclipse de 1919 confirmou minha intuição, não fiquei nem um pouco surpreso. Na verdade, eu teria ficado surpreso se tivesse acontecido o contrário. Imaginação é mais importante que conhecimento. Pois o conhecimento é limitado, enquanto a imaginação abarca o mundo inteiro, estimulando o progresso, dando origem à evolução. É, estritamente falando, um fator real na pesquisa científica”.

Quando Einstein fala sobre imaginação – pelo menos, neste contexto específico – ele está falando sobre a capacidade de “imaginar” o que acontecerá em várias circunstâncias físicas que ainda precisam ser testadas. O que ele imaginava era a resposta a uma pergunta específica da física teórica: “Como a luz desses objetos distantes se comportará e aparecerá quando passar pelo Sol totalmente eclipsado?” De acordo com a teoria de Einstein, você obteria uma resposta, enquanto, de acordo com a de Newton, obteria metade da previsão einsteiniana ou simplesmente nenhuma. O resultado, como descobrimos rapidamente depois que as medições críticas foram feitas, concordou com as previsões de Einstein.

Uma placa fotográfica antiga de estrelas (circulada) identificada durante um eclipse solar em 1900. Embora seja notável que não apenas a coroa do Sol, mas também as estrelas possam ser identificadas, a precisão das posições estelares fotografadas aqui foi insuficiente, em sua próprio, para testar as previsões da Relatividade Geral de Einstein. Um novo eclipse era necessário, juntamente com observações superiores.

Em outras palavras, a palavra “imaginação” está fazendo algum trabalho pesado na citação de Einstein, significando “as previsões de uma nova teoria que estou convencido de que serão provadas corretas, mas que não foi geralmente aceita por outros apenas ainda.' A imaginação, na mente de Einstein, é uma abreviação do que desde então se tornou conhecido como experimento de pensamento , ou experimento de pensamento: simular as consequências de uma teoria em um regime que ainda não foi testado. A imaginação desse tipo levou a uma série de testes de relatividade, incluindo:

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• o atraso de tempo da passagem da luz perto de fontes de gravitação,
• o decaimento das órbitas dos pulsares binários,
• os efeitos do arrasto de quadros em objetos giratórios na órbita da Terra,
• e a existência e propriedades de ondas gravitacionais,

onde as previsões imaginativas foram todas bem quantificadas muito antes das observações/experimentos.

Enquanto isso, o “conhecimento” a que Einstein se refere — novamente, neste contexto particular — é o conhecimento frio e agnóstico de fatos já bem estabelecidos. Pode somar ao conjunto completo de conhecimento que temos sobre nosso Universo no momento, mas não se aventura além disso: no reino do que mais deve existir como uma consequência ainda não testada de nossas melhores teorias atuais. Quando Einstein diz: “A imaginação é mais importante do que o conhecimento”, ele está encorajando as pessoas a olhar além das fronteiras atuais e conservadoras do que sabemos e para o reino do que somos compelidos a explorar a seguir.

Esta animação de quatro painéis mostra as galáxias individuais presentes em Abell 2744, Pandora's Cluster, juntamente com os dados de raios-X do Chandra e o mapa de lentes construído a partir de dados de lentes gravitacionais. A incompatibilidade entre os raios-X e o mapa de lentes, conforme mostrado em uma ampla variedade de aglomerados de galáxias emissores de raios-X, é um dos indicadores mais fortes que favorecem a presença de matéria escura. Lensing, importante, é outra previsão explícita, mas imaginativa, da Relatividade Geral que foi reconhecida como “deve existir” muito antes de ser observada.

Para Einstein, o conhecimento é o pré-requisito: se você quiser falar de forma inteligente sobre qualquer coisa, deve saber algo de valor sobre isso. Mas esse tipo de conhecimento é comum e não é tão valioso por si só. O que é muito menos comum é possuir esse conhecimento em nível de especialista – o tipo de coisa que qualquer um pode aprender com bastante trabalho duro – e fazer algo notável com ele:

• fazer o adiantamento,
• ou para perceber onde ela leva,
• ou para descobrir uma nova aplicação ou implicação,

que ninguém ainda fez. O próprio Einstein fez isso ao pensar em seguir uma onda de luz, levando à relatividade especial, e novamente ao pensar em gravitação e aceleração, levando primeiro à princípio de equivalência e mais tarde, no caminho, para a Relatividade Geral e tudo o que ela traz consigo.

Fingir que “a imaginação é mais importante que o conhecimento” significa “não preciso saber ou aceitar esses fatos incômodos e irritantes; Eu tenho minha imaginação” é colocar decorações brilhantes em cima de uma base intelectual podre. Para que sua imaginação o leve a lugares que valem a pena, você precisa de uma base sólida de conhecimento para construí-la. Caso contrário, seus voos de fantasia intelectual podem levá-lo a lugares fantásticos, mas qualquer relação com o mundo real que realmente habitamos será mera coincidência por natureza.

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