Aprenda a pensar como Einstein

Os famosos experimentos mentais de Albert Einstein levaram a ideias inovadoras.



Albert EinsteinAlbert Einstein durante uma palestra em Viena em 1921. Foto de F. Schmutzer.

Albert Einstein é amplamente considerado uma das pessoas mais inteligentes que já existiram, impactando significativamente nossa compreensão do mundo ao nosso redor. Sua Teoria Geral da Relatividade redefiniu o que sabemos sobre espaço e tempo e é um dos pilares da física moderna. O que também é notável sobre as realizações de Einstein é que elas confiaram em grande parte em seus poderes mentais e na complexidade de sua imaginação. Ele foi capaz de discernir e relacionar conceitos científicos muito complexos com situações cotidianas. Seus experimentos mentais, que ele chamou Experimento de pensamento em alemão, usou experimentos conceituais e não reais para chegar a teorias inovadoras.



PERSEGUINDO UM RAIO DE LUZ



Um dos experimentos mentais mais famosos de Einstein ocorreu em 1895, quando ele tinha apenas 16 anos. A ideia lhe ocorreu quando fugiu de uma escola que odiava na Alemanha e se matriculou em uma escola suíça de vanguarda na cidade de Aarau que era enraizado na filosofia educacional de Johann Heinrich Pestalozzi, que encorajou visualizando conceitos.

Einstein chamou esse experimento mental de “germe da teoria da relatividade especial.“O que ele imaginou é este cenário - você está no vácuo, perseguindo um feixe de luz na velocidade da luz - basicamente indo tão rápido quanto a luz. Nessa situação, pensou Einstein, essa luz deveria parecer estacionária ou congelada, já que você e a luz estariam indo na mesma velocidade. Mas isso não foi possível em observação direta ou sob Equações de Maxwell, a matemática fundamental que descreveu o que se sabia na época sobre o funcionamento do eletromagnetismo e da luz. As equações diziam que nada poderia ficar parado na situação que Einstein imaginou e teria que se mover na velocidade da luz - 186.000 milhas por segundo.






Artistas posam em uma projeção a laser intitulada 'Speed ​​of Light' na Bargehouse em 30 de março de 2010 em Londres, Inglaterra.(Foto de Peter Macdiarmid / Getty Images)

Veja como Einstein expandiu isso em seu Notas Autobiográficas :



“Se eu perseguir um feixe de luzcom a velocidade c (velocidade da luz no vácuo), devo observar esse feixe de luz como um campo eletromagnético em repouso, embora oscilando espacialmente. Parece não haver tal coisa, entretanto, nem com base na experiência nem de acordo com as equações de Maxwell. Desde o início pareceu-me intuitivamente claro que, julgado do ponto de vista de tal observador, tudo teria que acontecer de acordo com as mesmas leis de um observador que, em relação à terra, estava em repouso. Pois como deve o primeiro observador saber ou ser capaz de determinar que está em um estado de movimento rápido e uniforme? Vê-se neste paradoxo que o germe da teoria da relatividade especial já está contido. '

A tensão entre o que ele concebia em sua mente e as equações incomodou Einstein por quase uma década e levou a novos avanços em seu pensamento.



RELÂMPAGOS ATINGINDO UM TREM EM MOVIMENTO



Um experimento mental de 1905 lançou outra pedra fundamental na teoria da relatividade especial de Einstein. E se você estivesse em um trem, ele pensou, e seu amigo estivesse ao mesmo tempo do lado de fora do trem em um barranco, apenas observando-o passar. Se, naquele momento, um raio atingisse as duas pontas do trem, seu amigo pensaria que atingiu os dois ao mesmo tempo.

Mas como você está no trem, a iluminação para a qual o trem está se movendo estaria mais perto de você. Então você veria aquele primeiro. Em outras palavras, é possível para um observador ver dois eventos acontecendo ao mesmo tempo e para outro vê-los acontecendo em momentos diferentes.



“Eventos que são simultâneos em relação ao aterro não são simultâneos em relação ao trem”, escrevi Einstein.

A contradição entre como o tempo se move de maneira diferente para as pessoas em movimento relativo contribuiu para a compreensão de Einstein de que o tempo e o espaço são relativos.



Quedas de relâmpago durante uma tempestade em 6 de julho de 2015 em Las Vegas, Nevada. (Foto de Ethan Miller / Getty Images)

HOMEM NO ELEVADOR DE QUEDA

Outro experimento mental levou ao desenvolvimento da Teoria Geral da Relatividade de Einstein, mostrando que a gravidade pode afetar o tempo e o espaço. Aqui está como ele descreveu que aconteceu:

“Eu estava sentado em uma cadeira no escritório de patentes em Berna quando, de repente, um pensamento me ocorreu,” ele lembrou. “Se uma pessoa cair livremente, ela não sentirá seu próprio peso.” Mais tarde, ele chamou de 'o pensamento mais feliz da minha vida'.

Um experimento mental de 1907 expandiu essa ideia. Se uma pessoa estivesse dentro de uma “câmara” semelhante a um elevador, sem janelas, não seria possível para essa pessoa saber se ela estava caindo ou sendo puxada para cima a uma taxa acelerada. A gravidade e a aceleração produziriam efeitos semelhantes e devem ter a mesma causa, propôs Einstein.

“Os efeitos que atribuímos à gravidade e os efeitos que atribuímos à aceleração são produzidos por uma única e mesma estrutura,” escreveu Einstein.

Uma consequência dessa ideia é que a gravidade deve ser capaz de dobrar um feixe de luz - uma teoria confirmada por uma observação de 1919 do astrônomo britânico Arthur Eddington. Ele mediu como a luz de uma estrela era curvada pelo campo gravitacional do sol.

O PARADOXO DO RELÓGIO E O PARADOXO GÊMEO

Em 1905, Einstein pensou - e se você tivesse dois relógios que foram unidos e sincronizados. Então, um deles foi removido e depois trazido de volta. O relógio de viagem agora ficaria atrás do relógio que não ia a lugar nenhum, exibindo evidências de dilatação do tempo - um conceito-chave da teoria da relatividade.

'Se nos pontos A e B de K há relógios em repouso que, considerados do sistema em repouso, estão funcionando de forma síncrona, e se o relógio em A é movido com a velocidade v ao longo da linha que conecta B, então na chegada deste relógio em B os dois relógios não sincronizam mais, mas o relógio que mudou de A para B está atrasado em relação ao outro que permaneceu em B ”, escreveu Einstein.

Esta ideia foi expandida para observadores humanos em 1911 em um experimento de pensamento posterior pelo físico francês Paul Langevin. Ele imaginou dois irmãos gêmeos - um viajando para o espaço enquanto seu gêmeo permanece na Terra. Ao retornar, o irmão viajante espacial descobre que aquele que ficou para trás, na verdade, envelheceu um pouco mais do que ele.

Einstein resolveu o paradoxo dos relógios considerando efeitos de aceleração e desaceleração e o impacto da gravidade como causas do para a perda de sincronicidade nos relógios. A mesma explicação vale para as diferenças no envelhecimento dos gêmeos.

A dilatação do tempo foi abundantemente demonstrada em relógios atômicos, quando um deles foi enviado em uma viagem espacial ou comparando os relógios do ônibus espacial que funcionava mais devagar do que os relógios de referência na Terra.

Como você pode utilizar a abordagem de Einstein para pensar em sua própria vida? Por um lado - reserve um tempo para a introspecção e meditação. É igualmente importante estar aberto a novas percepções, onde ou quando elas vierem. Muitas das idéias-chave de Einstein lhe ocorreram enquanto trabalhava em um emprego enfadonho no escritório de patentes.A elegância e o impacto científico dos cenários que ele propôs também mostram a importância da imaginação não apenas em atividades criativas, mas em empreendimentos que exigem a máxima racionalidade. Ao formular de forma precisa, mas inventiva, as questões dentro das situações que ele conjurou, o homem que uma vez disse que “a imaginação é mais importante do que o conhecimento” lançou as bases para o surgimento de soluções brilhantes, mesmo que isso viesse do confronto de paradoxos.

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