Espaço-Tempo

Algumas características do espaço-tempo.

Uma base da teoria da relatividade.

O que Realmente Sabemos sobre tempo e espaço? Seriam eles medidas individuais? O tempo está interligado com o espaço, assim como o movimento?

Antes das descobertas da ciência moderna, a respostas que a intuição humana tinham para essas perguntas era SIM. Tempo e espaço eram considerados medidas independentes, sem qualquer ligação com a natureza da realidade.

Arthur Schopenhauer

As formas como alguns antigos pensadores viam o tempo:

Schopenhauer escreveu sobre o tempo:

"O tempo é a forma graças à qual a vanidade das coisas aparece como a sua instabilidade, que reduz a nada todas as nossas satisfações e todas as nossas alegrias, enquanto nos perguntamos com surpresa para onde foram. Esse próprio nada é portanto o único elemento objectivo do tempo, ou seja, o que lhe responde na essência íntima das coisas, e assim a substância da qual ele é a expressão. "

Isaac Newton

Isaac Newton Newton nos forneceu o primeiro modelo matemático em seu Principia mathematica, publicado em 1687.

No modelo de Newton, Tempo e espaço eram medidas independentes em que eventos ocorriam mas não eram afetados por eles.

Essas e outras questões serão abordadas futuramente nesse blog, por hora, me prestarei a explicar algumas características que envolvem o efeito do tempo e espaço sobre objetos dentro do universo em que vivemos.

O efeito do movimento sobre o tempo e espaço. - "O paradoxo dos gêmeos"

Ilustração sobre o paradoxo dos gêmeos

Na teoria da relatividade de Einstein, cada observador tem sua própria medida de tempo, o que leva ao paradoxo dos gêmeos.

Consideremos o seguinte: Um dos gêmeos (a) parte em uma viagem espacial durante a qual ele viaja próximo a velocidade da luz, enquanto seu irmão (b) permanece na terra. Por causa do movimento de (a) que está na espaço nave, (b) observa que o tempo flui mais devagar para (a) que está na espaçonave enquanto ele a observa conforme vista da terra.

Assim, ao retornar do espaço, o viajante (a) descobrirá que seu irmão (b), envelheceu mais do que ele.

Isso contraria o senso-comum, mas há uma explicação muito simples que um pouco de abstração ajudará a compreender.

Consideremos as seguintes verdades:

- Vivemos num mundo tridimensional, ou seja, composto por 3 dimensões espaciais, que são: Altura, largura e comprimento.

- Há também uma quarta dimensão, que é a dimensão temporal.

Levando em conta tais considerações, Einstein percebeu o porque de ocorrer o tal paradoxo. Ele havia percebido que os objetos no mundo físico, quaisquer que sejam, não se movem somente no espaço. Todos estão se movendo no tempo. A dimensão do tempo também os envolve, o que nos leva a conclusão de que a maior parte do movimento de um objeto acontece no tempo e não no espaço. Vejamos agora onde isso nos leva.

Na vida, desde cedo aprendemos o conceito de movimento no espaço. É algo totalmente comum para nós. Embora pensemos muito pouco numa questão bastante peculiar, sabemos que todos os nossos conhecidos, objetos e qualquer outra coisa que seja, também se movem através do tempo. Basta olhar para um relógio para ver que sua leitura muda constantemente, movendo-se para frente no tempo. Tudo o que existe, inevitavelmente envelhece e passa de um momento do tempo para o seguinte.

Assim como as dimensões espaciais o tempo também é uma dimensão, e se podemos falar do movimento de um objeto nas dimensões espaciais, poderemos falar da velocidade de um objeto no tempo assim como falamos de sua velocidade no espaço? Sim.

Para clariar as coisas, nos lembremos do paradoxo dos gêmeos. O irmão que estava na espaçonave a alta velocidade, sofreu um efeito do tempo menor sobre ele em comparação ao irmão que ficou parado na terra. E o que ocorre é o seguinte: Quando um objeto se move com relação a nós o seu relógio anda mais devagar em comparação ao nosso. A velocidade de seu movimento através do esaço se reduz.

É nesse contexto que está o salto: Einstein proclamou que todos os objetos do universo estão sempre viajando através do espaço-tempo a uma velocidade fixa - a velocidade da luz. Essa nos parace uma idéia deverás estranha, pois estamos acostumados a noção de que objetos viajam a velocidades consideravelmente menores que a da luz.

Tudo isso é verdade. A consideração que está sendo feita aqui é que todos os objetos no universo se movem através das quatro dimensões espaço-temporais. Todos os objetos que estão estacionários com relação a nós e com relação a outros objetos movem-se no tempo.

Então, isso nos leva ao fato de que quando um objeto se move no espaço, parte de seu movimento que ele tinha no tempo é distribuído entre o espaço e que portanto, ele se moverá menos no tempo quanto mais se mover no espaço, como aconteceu no caso do paradoxo dos gêmeos. Fica compreendido agora que o tempo passa mais devagar quando um objeto se move com relação a nós porque isso converte parte de seu movimento através do tempo em movimento espacial e essa distinção aumenta a medida que sua velocidade cresce.

Assim, a velocidade de um objeto através do espaço é simplesmente um reflexo da proporção em que esse movimento através do tempo é desviado.

Todas essas distinções são percebidas apenas em grandes escalas, no nosso cotidiano não as notamos pelo fato de que as escalas de velocidade que presenciamos são extremamente pequenas se comparadas a da luz.

Nos lembrando agora do fato de que todos os objetos se movem no tempo se movem a velocidade da luz, isso implica que existe um limite para a velocidade de um objeto no espaço, e esse limite é a velocidade da luz.

A totalidade da velocidade de um objeto no espaço só pode ocorrer se todo o seu movimento através do tempo for convertido em movimento espacial. Isso acontece quando a totalidade do movimento à velocidade da luz que antes se dava no tempo, converte-se em movimento à velociodade da luz no espaço.

Se qualquer objeto converter sua velocidade da luz através do tempo em movimento espacial, ele ou qualquer outro objeto alcançará a máxima velocidade espacial possível. Isso ocorre porque ao atingir a velocidade da luz no espaço, um objeto já não se move mais no tempo, e portanto não envelhece. Todo o seu movimento está convertido em movimento espacial. E é impossível superar a velocidade da luz, já que ela é o limite da velocidade no tempo, e consequentemente é o máximo que se pode distribuir em termos de velocidade no espaço.

Portanto, a luz não envelhece. Um fóton proveniente do big-bang, tem hoje a mesma idade que tinha então. Á velocidade da luz, o tempo não passa.

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