A teoria da relatividade especial, desenvolvida colaborativamente e enraizada nas contribuições de vários pesquisadores, incluindo Einstein e Maxwell, surge da união das ciências da eletricidade e do magnetismo, fundamentada nos princípios da relatividade restrita e da constância da velocidade da luz, revelando-se a partir de um intrigante experimento mental de Einstein sobre andar de bicicleta ao lado de um feixe de luz e da compreensão libertadora de que nada pode superar a velocidade da luz.
A teoria da relatividade especial, um dos conceitos mais emblemáticos da Física, foi estabelecida com base em dois postulados fundamentais: o princípio da relatividade restrita e o princípio de constância da velocidade da luz. Apelidada nas salas de aula como “a teoria de Einstein”, na realidade, é uma construção colaborativa envolvendo diversos pesquisadores, que pavimentaram o caminho para insights de outros teóricos.
Assim, pode-se afirmar que a descoberta revolucionária de Einstein em 1905 teve suas raízes pelo menos meio século antes, nos trabalhos do físico James Clerk Maxwell. Inquieto com a incapacidade das leis de Newton em explicar o movimento de corpos em velocidades muito elevadas, esse cientista escocês buscava integrar as ciências da eletricidade e do magnetismo em uma teoria unificadora da natureza.
Maxwell dedicou-se a desvendar um conjunto complexo de equações aparentemente distintas e conseguiu estabelecer uma segunda força fundamental da natureza, além da gravidade: o eletromagnetismo. Essa conquista foi expressa por quatro equações fundamentais que, entre outros aspectos, previam a existência de ondas eletromagnéticas viajando à velocidade da luz, por ele fixada em 3×108 metros por segundo.
Albert Einstein, embora não fosse um engenheiro, concebeu um intrigante experimento mental que se tornou sua especulação preferida: e se pudéssemos andar de bicicleta tão rapidamente a ponto de acompanhar um feixe de luz? O jovem estudante da Universidade de Zurique estava obcecado em compreender como a luz se manifestaria para um ciclista vertiginoso.
Ao definir a luz como um padrão rítmico e constante de ondas oscilantes, Einstein seguiu o raciocínio de Maxwell. Podemos visualizar, de maneira imaginária, para onde essa “viagem” ciclística levaria, considerando que, se alguém pudesse pedalar à velocidade de um moderno Flash, olhando para o lado veria ondas congeladas no ar, com picos de eletricidade e vales de magnetismo, assemelhando-se a um gráfico de série temporal.
O Paradoxo da Bicicleta e a Teoria da Relatividade
Mesmo em sua juventude, Einstein já percebia que seu devaneio envolvendo a bicicleta era paradoxal. As equações de Maxwell indicavam que a luz deveria estar em movimento constante, ou seja, a luz congelada não poderia existir no universo.
À medida que os anos passavam, Einstein não encontrava uma solução para o paradoxo de sua “viagem” de bicicleta. Até que, em um dia, uma solução, ao mesmo tempo tranquilizante e aterradora, surgiu: a melhor maneira de lidar com um paradoxo é simplesmente descartá-lo.
Isso implica que a resolução do devaneio de bicicleta de Einstein é comparável a tentar identificar qual estação de pesquisa está 100 metros ao sul do Polo Sul. Esse tipo de resposta não existe, pois o universo não o permite. Com a revelação libertadora de que nada pode superar a velocidade da luz, Einstein iniciou a construção de sua teoria da relatividade especial.
(Engenhariae)