Pergunte a um astrônomo: Qual foi a descoberta mais alucinante de Einstein?
O espaço e o tempo realmente existem? A astrônoma da NASA Michelle Thaller analisa as implicações da famosa equação de Einstein E = mc2.
MICHELLE THALLER: Se você convertesse minha mão em energia pura usando a equação de Einstein, poderia ter um Armagedom nuclear em escala global. Há tanta massa aqui que, se você me convertesse em energia pura, eu poderia explodir o planeta.
Existem muito poucas pessoas no mundo onde eu simplesmente digo seus nomes e você imediatamente pode imaginá-las, provavelmente muitas imagens diferentes delas, e uma delas certamente é Einstein. Acabei de dizer essa palavra e de repente você está pensando em cabelos brancos malucos e bigode, alguém que é brilhante, sabe, aqueles olhos desconhecidos maravilhosos com muitas linhas de sorriso ao redor deles. Todo mundo sabe quem é Einstein e as pessoas entendem que ele foi um cientista muito famoso, mas acho que muitas vezes as pessoas não entendem a verdadeira profundidade e a natureza profunda das coisas que Einstein nos apresentou.
Também passo muito tempo desmascarando, de certa forma, o mito de Albert Einstein. Muitas pessoas parecem pensar que ele foi alguém que trabalhou fora dos acadêmicos tradicionais, ele não fazia parte do estabelecimento acadêmico, ele veio com todas essas coisas brilhantes sozinho. Bem, isso também não era verdade. Einstein era professor, na verdade ele ensinou muito na Universidade de Berna e também em Berlim e depois veio para Princeton. Ele era um produto da época e da ciência que estava acontecendo. Havia pessoas brilhantes nesta época. A ciência estava mudando de muitas maneiras diferentes e para muitas coisas Einstein se viu no lugar certo na hora certa para ver duas coisas diferentes acontecendo e dizer ah-ha, essas coisas realmente andam juntas. E para mim isso realmente foi um pouco do brilho real de Einstein, ele se tornou uma ponte entre muitos, muitos assuntos diferentes.
Fico pasmo ao saber que ele foi uma das pessoas, quando estava fazendo sua tese de doutorado, que descobriu o tamanho e a velocidade das moléculas no ar ao seu redor. As pessoas não percebiam na época, quando Einstein era um estudante mais jovem na faculdade, que o ar era feito de moléculas, pequenas coisas que estão constantemente ricocheteando umas nas outras e ricocheteando em você e isso é o que chamamos de ar. E soube-se que havia um grande número deles. Para se ter uma ideia, em cerca de um pé quadrado de ar, se eu tivesse cerca de um pé quadrado de volume de ar na minha frente, quantas moléculas existem em um pé quadrado de ar? A resposta é aproximadamente 10 elevado a 23, o que significa um com 23 zeros depois disso. É um número tão grande que não temos um nome para ele. E todas essas moléculas estão ricocheteando em você a centenas de quilômetros por hora. Você pode imaginar quando eles perceberam que o ar realmente era? Einstein foi uma figura importante nisso e então houve tantas outras coisas que ele fez.
Mas acho que se eu perguntasse a você, pelo que Einstein é realmente conhecido? O que viria à sua cabeça, mesmo que você não soubesse o que isso significa, é a equação E = mc2. Então, isso é algo que tenho a dizer que tira meu fôlego com as implicações disso. É absolutamente incrível. O que isso significa é que energia, energia pura, é realmente a mesma coisa que matéria, massa. Quando falamos sobre matéria - eu sou feito de matéria, sou feito de átomos e moléculas, sou uma coisa sólida - o que você realmente está falando em muitos aspectos é o fato de que tenho massa. Eu tenho algo que você pode medir a gravidade. Sou uma coisa sólida e substantiva. E você pensa sobre energia - talvez um exemplo de energia pura seja um feixe de luz. Um feixe de luz não tem massa alguma, não tem substância, não tem volume, é apenas energia pura. E = mc2 é a ponte, e é nisso que Einstein era tão brilhante, ligando duas partes muito diferentes do universo ao mesmo tempo: o mundo da matéria e o mundo da energia pura. 'C' nesta equação representa a velocidade da luz e a velocidade da luz é um número enorme. Para dar a você apenas em algumas unidades que você pode ser capaz de entender, a velocidade da luz é 186.000 milhas por segundo. Então, é assim que a luz viaja rápido através do espaço, através do espaço vazio ela iria cerca de 186.000 milhas por segundo. E esse já é um grande número e elevar ao quadrado algo significa que você o multiplica por ele mesmo, então dois vezes dois é igual a quatro - você está elevando o quadrado a dois. Quatro vezes quatro é igual a 16, você eleva ao quadrado. Agora pense em elevar ao quadrado 186.000 e isso é em unidades de milhas por segundo. É um grande número.
E então, pense sobre a equação: M significa massa, a quantidade de força gravitacional que temos, e E é energia. O que isso significa literalmente é que você é uma forma de energia superintensa, quase coagulada. Se você convertesse apenas um pouco da minha massa em energia pura, você teria uma quantidade enorme de energia. E deixe-me dar um exemplo de como isso é verdade. O que, em nossa experiência, pode realmente converter massa em energia é uma bomba nuclear. Uma bomba nuclear nos dias de hoje temos outras muito poderosas chamadas bombas de hidrogênio. No caso da bomba que foi usada pela primeira vez na cidade de Hiroshima no Japão, a quantidade de matéria que foi convertida em energia pura, que matou 100.000 pessoas e arrasou uma cidade, foi o equivalente a cerca de um terço da massa de uma moeda de dez centavos. Então, pense em uma moeda de dez centavos, corte-a em três; isso é a quantidade de massa que explodiu toda a cidade de Hiroshima. Então, você pode pensar no fato de que na minha mão, se você convertesse minha mão em energia pura usando a equação de Einstein, você poderia ter um Armagedom nuclear em escala global. Há tanta massa aqui que, se você me convertesse em energia pura, eu poderia explodir o planeta. É uma coisa incrível de se pensar, é que o que você é é uma forma modificada de energia de alguma forma modificada.
E, a propósito, você também pode ir por outro caminho - você pode realmente transformar energia em massa. E é isso que fazemos nos aceleradores de partículas ao redor da Terra. Tive a oportunidade maravilhosa, e isso foi como ser uma criança em uma loja de doces. Na verdade, fui fazer uma turnê pelo CERN, que é o maior colisor de partículas do mundo. É na Suíça e na França. E o CERN realmente tem isso, eu acredito que a circunferência do círculo é de cerca de 26 quilômetros - é na Europa, você usa quilômetros - e ele junta partículas minúsculas a uma velocidade muito, muito próxima da velocidade da luz. E, em alguns casos, eles jogam essas partículas em átomos maiores e mais pesados, como núcleos de ouro ou núcleos de chumbo, mas por um pequeno período de tempo, menos de um trilionésimo de segundo, eles realmente criam condições muito, muito próximas do que era como um pouco depois do Big Bang, quando a temperatura do universo foi medida em trilhões de graus. E isso é tanta energia que cria partículas, cria massa apenas com a energia pura dessa colisão. E é assim que descobrimos novas partículas. Você já se perguntou por que o colisor de partículas descobre novas partículas? Você obtém energias cada vez maiores, colide as coisas mais rápido e com mais força, e quanto mais energia você pode acumular, mais massivo você pode fazer. Assim, você pode encontrar partículas mais massivas quanto maior a energia que você atingir neste colisor. E agora, é claro, queremos realmente projetar a próxima geração de aceleradores; algumas das coisas que esperamos encontrar talvez sejam coisas como uma partícula de matéria escura. Agora sabemos que o universo é feito dessa substância misteriosa chamada matéria escura, mas não temos ideia de qual partícula está associada a ela. Pode ser que essa partícula seja massiva o suficiente para não termos sido capazes de construí-la ainda.
Uma das coisas incríveis sobre esses aceleradores de partículas é que eles usam a equação de Einstein ao contrário, eles transformam energia em massa. E quando você atinge uma energia alta o suficiente, o universo pode fazer qualquer coisa que quiser que tenha essa quantidade de energia em sua massa. Então, é assim que encontramos cada vez mais partículas exóticas, o bóson de Higgs, diferentes tipos de quarks e blocos de construção de átomos, tudo por chegar a essas energias cada vez mais altas.
Ok, mas aqui está o que realmente me mantém acordado à noite sobre a equação. A energia pura, como um fóton, é muito, muito diferente de você e de mim. E uma das maneiras pelas quais é muito diferente é porque viaja à velocidade da luz. Um fóton não existe parado, nunca, em qualquer parte do universo. Um fóton está sempre viajando na velocidade da luz; essa é a definição de sua existência. E uma das leis surpreendentes que Einstein descobriu foi que quando você viaja perto da velocidade da luz, conforme você se aproxima dessa velocidade do tempo, de acordo com suas medições, sua noção do tempo fica mais lenta e mais lenta. Se você está indo com a metade da velocidade da luz, seu tempo fica mais lento de forma perceptível. Se você está indo na velocidade da luz, o tempo deixa de existir. Para um fóton, para a luz, a luz que está refletindo em meu rosto agora, a razão pela qual você pode me ver é a luz interagindo comigo e chegando aos seus olhos, aquela luz não experimenta o tempo e não experimentou a distância entre a câmera e meu rosto. Para um feixe de luz, o universo é um único ponto de espaço e tempo. É quase como se o universo nunca tivesse se expandido para um feixe de luz. Todos os pontos de espaço e tempo colapsam em uma coisa - e ainda assim aqui estamos nós como matéria interagindo com luz; temos tempo, temos espaço, estamos nos movendo no tempo e no espaço. Eu sou feito de pura energia e de certa forma sou feito de coisas que não experienciam o espaço e o tempo em um sentido muito básico. E então algo acontece e de repente há gravidade, há tempo, há matéria, há massa.
O que realmente é essa transição? O que torna algo sem massa, atemporal, sem ideia de que há uma separação no espaço entre os objetos? Isso me surpreende. Como sou simultaneamente energia e matéria ao mesmo tempo? E eu acho que, uma vez que realmente entendermos isso, teremos algumas verdades muito difíceis de aceitar. Pode ser que não haja espaço ou tempo como o conhecemos, na verdade. Tudo o que conhecemos como espaço e tempo é uma espécie de projeção, uma forma de ver essa coisa única, essa singularidade que é o universo. Se isso for verdade, todos os pontos de espaço e tempo existem ao mesmo tempo. E quanto ao meu passado e meu futuro estão todos lá, de acordo com um feixe de luz. Se realmente entendermos isso, podemos realmente estar batendo na porta do que é a realidade e, neste momento, devo dizer que não temos ideia de qual é a natureza da própria realidade. Talvez isso nos ajude a ter uma pista.
- A astrônoma e comunicadora científica da NASA, Michelle Thaller, explica que o verdadeiro brilho de Albert Einstein é que ele foi capaz de unir ideias que pareciam estar em reinos diferentes.
- A coisa pela qual Einstein é mais famoso é a equação E = mc2. Thaller explica por que essa equação é tão alucinante: Energia pura e matéria são a mesma coisa. Isso significa que, como humanos, somos feitos de matéria e de energia pura e, como energia pura, não experimentaríamos espaço ou tempo.
- 'Eu acho que, uma vez que realmente entendermos isso, teremos algumas verdades muito difíceis de aceitar', diz Thaller. 'Pode ser que não haja espaço ou tempo como o conhecemos, na verdade.'
Compartilhar:
