A expressão “Teoria da Relatividade” pode referir-se a duas teorias distintas que são atribuídas a Albert Einstein: a teoria da relatividade restrita e a teoria da relatividade geral. Estas são duas teorias revolucionarias que vieram alterar a nossa visão sobre a natureza do espaço e do tempo.
Teoria da Relatividade Restrita
Em 1905, Albert Einstein publicou a sua teoria da relatividade restrita (também conhecida como teoria da relatividade especial). Apesar de geralmente a teoria da relatividade restrita ser atribuída a Einstein, outros cientistas da época contribuíram para a formulação desta teoria, tais como o matemático e físico francês Henri Poincaré, o físico holandês Hendrik Lorentz, entre outros.
A teoria da relatividade restrita veio pôr em causa a mecânica clássica do famoso físico inglês Isaac Newton. A mecânica clássica apresentava o tempo e o espaço como conceitos independentes, já a nova teoria apresentada por Einstein apresentava o tempo e espaço como uma entidade unificada.
Podemos resumir a teoria da relatividade restrita em dois postulados:
1 – Todos os processos da Natureza decorrem igualmente em todos os sistemas inerciais de referência.
2 – A velocidade da luz no vácuo é igual para todos os sistemas de referência inerciais. Ela não depende nem da velocidade do emissor, nem da velocidade do recetor do sinal luminoso.
Quais as consequências destes postulados? Para compreendermos melhor, vamos imaginar a seguinte situação: estamos dentro de um carro que se desloca a 50 km/h. Entretanto um outro carro ultrapassa o nosso a uma velocidade de 80 km/h. Neste caso nós observamos o outro carro a afastar-se de nós a uma velocidade de 30 km/h, que corresponde à diferença entre a velocidade do outro carro e a nossa velocidade.
Agora vamos imaginar uma outra situação: estamos numa nave espacial que se desloca a 100.000 km/s. A velocidade da luz é de 300.000 km/s (aproximadamente). Nesta nossa viagem estamos a nos afastar de uma determinada estrela. Dentro da nave vamos medir a velocidade da luz emitida pela estrela. Seguindo o raciocínio do “senso comum”, seria de esperar que observássemos a luz a passar por nós a uma velocidade de 200.000 km/s, pois equivaleria à diferença entre a velocidade da luz e a velocidade da nossa nave. Mas tal não sucede assim! Nós observaríamos a luz a passar por nós a uma velocidade de 300.000 km/s. Ou seja, a velocidade da nossa nave não pareceria em nada afetar a nossa perceção sobre o valor da velocidade da luz que vem da estrela.
O que aconteceria se estivéssemos a nos afastar da estrela a uma velocidade de 250.000 km/s? Ao observar a luz que vem da estrela, veríamos que a sua velocidade seria novamente de 300.000 km/s!
Como explicar este estranho comportamento da luz? O que acontece é que quanto maior é a velocidade do observador, mais lentamente o tempo passa para ele. Quando a velocidade do observador vai se aproximando da velocidade da luz, o tempo para esse observador vai passando cada vez mais devagar.
Assim, vários observadores que viajam em velocidades diferentes, vão todos eles observar que a velocidade da luz é de 300.000 km/s, devido precisamente à diferente forma como o tempo passa para cada observador.
Um dado importante a levar em conta, é que a teoria da relatividade restrita é válida para referenciais inerciais, e não para aqueles que possuem aceleração. Neste caso a força da gravidade não está contemplada nesta teoria.
A teoria da relatividade restrita apresentou também a famosa equação que descreve a equivalência massa-energia: E=mc2 onde E é a Energia, m é a massa, c é a velocidade da luz.
Teoria da Relatividade Geral
Em 1915, Einstein apresenta a sua teoria da relatividade geral. Nesta teoria, Einstein introduz os referenciais não inerciais (que possuem aceleração). A ideia base da teoria da relatividade geral, também conhecida como Princípio da Equivalência, diz-nos que sistemas acelerados e sistemas submetidos a campos gravitacionais são fisicamente equivalentes.
Uma importante conclusão a que Einstein chegou com a sua teoria da relatividade geral, é que a força da gravidade é na realidade uma curvatura no espaço-tempo devido à presença de um objeto massivo. Assim Einstein desenvolveu uma nova teoria da gravitação.
A teoria prevê também que a própria luz é atraída pelos objetos massivos. Esse efeito só é perceptível de forma significativa com objetos de massa elevada. Este aspecto da teoria da relatividade geral foi confirmada em 29 de Maio de 1919 durante um eclipse do Sol. Foi observado que estrelas que pareciam no céu estarem próximo do Sol, não surgiam exatamente no local onde deveriam de estar, mas estavam ligeiramente deslocadas. A causa desse desfasamento era a distorção do espaço-tempo (a força da gravidade) do Sol que desviava a luz das estrelas.
