Como Einstein mudou o mundo?

Por Brian Greene

Albert Einstein disse uma vez que há apenas duas coisas que podem ser infinitas: o universo e a estupidez humana. E, confessou, não tinha certeza sobre o universo.

Quando ouvimos isso, nós rimos. Ou, pelo menos, nós sorrimos. Não se ofenda. A razão é que o nome de "Einstein" evoca uma imagem de um sábio bondoso, avuncular de uma época anterior. Nós vemos o gênio científico de boa índole e de cabelos embaraçados, um retrato icônico dele andando de bicicleta, com sua língua de fora, olhando para nós com aqueles olhos penetrantes estampados em nossa memória cultural coletiva. Einstein passou a simbolizar a pureza e poder de exploração intelectual.

Einstein ganhou fama na comunidade científica em 1905, um ano batizado como seu annus mirabilis ou o "ano do milagre". Enquanto trabalhava oito horas dia, seis dias por semana no escritório de patentes suíças em Berna, ele escreveu quatro artigos em seu tempo livre que mudou o curso da física. Em março daquele ano, ele argumentou que a luz, por muito tempo descrita como uma onda, é na verdade composta de partículas, chamadas fótons, uma observação que fundou a mecânica quântica. Dois meses depois, em maio, os cálculos de Einstein de predições testáveis ​​da hipótese atômica, mais tarde confirmadas experimentalmente, ajudaram na hipótese de que a matéria é feita de átomos. Em junho, ele completou a teoria da relatividade especial, revelando que o espaço e o tempo se comportam de maneiras surpreendentes de uma maneira que nunca ninguém tinha previsto, em suma, ele disse que as distâncias, velocidades e durações são todas relativos, dependendo do observador. E para fechar, em setembro de 1905, Einstein derivou uma consequência da relatividade especial, uma equação que se tornaria a mais famosa do mundo: E = mc².

A ciência geralmente progride de forma incremental. Além de serem poucas, as distancias entre as contribuições que soam o alerta científico de que uma reviravolta radical estás prestes a acontecer são grandes. Mas aqui um homem em um ano tocou a campainha quatro vezes, uma manifestação surpreendente de insight criativo. Quase imediatamente, as instituições científicas podiam sentir que as reverberações da obra de Einstein estavam mudando a compreensão do alicerce da realidade. Para o público em geral, no entanto, Einstein ainda não havia se tornado Einstein.

Isso mudaria em 06 de novembro de 1919.

Na relatividade especial, Einstein estabeleceu que nada pode viajar mais rápido que a velocidade da luz. Isto preparou o palco para um confronto com a teoria da gravitação de Newton, em que a gravidade exerce sua influência através do espaço instantaneamente. Impulsionada por essa contradição que aparece, Einstein descaradamente procurou reescrever as regras seculares da gravidade newtoniana, uma tarefa difícil que até mesmo seus defensores ardorosos consideravam quixotesca. Max Planck, o decano da ciência alemã, entoou, "Como um velho amigo, eu devo aconselhá-lo contra ela... Você não vai ter sucesso, e mesmo se você tiver sucesso, ninguém vai acreditar em você." Nunca cedendo a autoridade, Einstein continuou. E continuou. Por quase uma década.

Finalmente, em 1915, Einstein anunciou a sua teoria da relatividade geral, que ofereceu uma profunda reformulação da gravidade em termos de uma nova ideia surpreendente: as teias e curvas no espaço e no tempo. Em vez da Terra agarrar uma xícara de chá que desliza de sua mão e puxando-o para uma morte prematura no chão, a relatividade geral diz que o planeta chanfra os arredores, fazendo com que a xícara deslize ao longo de uma rampa de espaço-tempo que direciona-a para o chão. A Gravidade, Einstein declarou, está impressa na geometria do universo.

Durante os 100 anos desde que Einstein propôs a teoria, os físicos e os historiadores têm reunido um conjunto coerente, complexo e histórico de sua gênese. Longe de desmistificar saltos criativos de Einstein, no entanto, ao folhearmos seu trabalho, só acrescentamos brilho à novidade surpreendente e a irresistível beleza de sua obra.

Em 6 de novembro de 1919, quatro anos após Einstein completar a teoria geral da relatividade, jornais de todo o mundo alardearam medições astronômicas liberadas apenas para demonstrar que as posições das estrelas no céu eram ligeiramente diferentes daquelas que seriam esperadas pelas leis de Newton, assim como Einstein previra. Os resultados triunfantes confirmaram a teoria de Einstein e disparou-lhe como ícone de status do dia para a noite. Ele se tornou o homem que tinha "derrubado" Newton e que, no processo, tinha inaugurado um passo gigante para nossa espécie ficar mais perto das verdades eternas da natureza.

O eclipse em Sobral que mudou a história da física

Para culminar, Einstein fez seu grande trunfo. Enquanto esteve vesgo no centro das atenções e prestando serviço do bordo de um ardente desejo de solidão, ele sabia como atrair o interesse do mundo em seu domínio misterioso, mas importante. Ele jogava fora gracejos inteligentes ("Eu sou um pacifista militante") e alegremente jogava a parte pública do gênio dos gênios confuso. Na estréia de Luzes da Cidade, enquanto as câmeras no tapete vermelho piscavam, Charlie Chaplin sussurrava para Einstein algo como, "Eles me aplaudem porque me entendem, e o aplaudem porque ninguém o entende." Foi um papel que Einstein usava bem. E o público em geral, cansado da Primeira Guerra Mundial, abraçou-o de todo o coração.

Enquanto Einstein deslizava através da sociedade, suas idéias sobre a relatividade, pelo menos a versão amplamente relatada, parecia ressoar com outros transtornos culturais. James Joyce e TS Eliot fragmentavam a sentença. Pablo Picasso e Marcel Duchamp clivaram as telas de pintura. Arnold Schoenberg e Igor Stravinsky quebravam a escala. Einstein foi libertando o espaço e o tempo a partir de modelos ultrapassados ​​de realidade.

Alguns foram mais longe, retratando Einstein como inspiração central para o movimento avant-garde do século 20, a fonte científica que exigiu uma reformulação cultural. É romântico para acreditar em verdades da natureza que desencadearam uma onda que varreu os vestígios empoeirados de uma cultura enraizada. Mas eu nunca vi provas convincentes que fixam esses transtornos para a ciência de Einstein. A má interpretação generalizada da relatividade que eliminou o objetivo da verdade, é responsável por muitas invocações injustificadas de teorias de Einstein no campo da cultura. Curiosamente, o próprio Einstein tinha gostos convencionais: ele preferiu Bach e Mozart a compositores modernos e recusou um presente de novo mobiliário Bauhaus em favor da decoração tradicional bem-vestida que ele já possuía.

É justo dizer que muitas idéias revolucionárias foram flutuando no início do século 20, e elas certamente se misturavam. E de tão certo, Einstein foi um excelente exemplo de como a quebra dos pressupostos de longa data poderiam descobrir novas paisagens de tirar o fôlego.

Um século mais tarde as paisagens que Einstein revelava permanecem notavelmente vibrantes e férteis. A relatividade geral deu à luz em 1920 a Cosmologia moderna, o estudo da origem e evolução do universo inteiro. O Matemático russo Aleksandr Friedmann e, de forma independente, o físico belga e padre Georges Lemaître usaram as equações de Einstein para mostrar que o espaço deve estar se expandindo. Einstein resistiu a essa conclusão e até mesmo modificou as equações inserindo o infame termo "constante cosmológica" para garantir um universo estático. Mas as observações subsequentes de Edwin Hubble mostram que as galáxias distantes estão se afastando, convencendo Einstein a retornar à suas equações originais e aceitar que o espaço está se alongando. Um universo em expansão, hoje, significa um universo cada vez menor no passado, o que implica que o cosmos emanava o inchaço de uma partícula primordial, um "átomo primordial", como chamou-Lemaître. Nascia a Teoria do Big Bang. 

Nas décadas seguintes, a teoria do Big Bang foi substancialmente desenvolvida (hoje a versão mais difundida é a teoria inflacionária) e, através de vários aperfeiçoamentos, tem gabaritado um espectro de testes observacionais. Uma tal observação, que recebeu o Prêmio Nobel de 2011 em Física, revelou que nos últimos sete bilhões de anos não só o espaço está se expandindo, mas a taxa de expansão está acelerando. A melhor explicação? A teoria do big bang agravado por uma versão da constante cosmológica muito descartada por Einstein. A lição? Se você esperar muito tempo suficiente, até mesmo algumas de idéias erradas de Einstein virão a serem corretas.

Um insight mesmo antes da relatividade geral, originou-se em uma análise efetuada pelo astrônomo alemão Karl Schwarzschild durante sua passagem na frente russa no meio I Guerra Mundial, enquanto tentava calcular trajetórias de artilharia, Schwarzschild derivava a primeira solução exata das equações de Einstein, dando uma descrição precisa do espaço-tempo deformado, produzido por um corpo esférico como o Sol. Como um subproduto, o resultado de Schwarzschild revelou algo peculiar. Comprimir qualquer objeto para um tamanho suficientemente pequeno — como, por exemplo, o Sol, a 6 km de diâmetro  —  a dobra do espaço-tempo resultante seria tão severa que algo que se aproxime muito de perto, incluindo a própria luz, ficaria preso. Na língua moderna, Schwarzschild tinha revelado a possibilidade da existência dos buracos negros.

Na época, os buracos negros pareciam inverossímeis, uma esquisitice matemática que muitos esperavam não ter qualquer relevância com a realidade. Mas a observação, não expectativa, dita o que é certa, e dados astronômicos estabeleceram agora que os buracos negros são reais e abundantes. Eles estão muito longe para a exploração direta, no momento, mas em laboratórios teóricos, os buracos negros são indispensáveis. Começando com cálculos influentes de Stephen Hawking na década de 1970, os físicos têm se tornado cada vez mais convencidos de que a natureza extrema de buracos negros torna um campo de testes ideal para as tentativas de empurrar a relatividade geral para a frente e, mais notavelmente, para fundi-la com a mecânica quântica. De fato, uma das questões mais debatidas de hoje diz respeito a como os processos quânticos podem afetar nossa compreensão da borda externa de um buraco negro - seu horizonte de eventos - bem como a natureza do interior de um buraco negro.

Isso tudo serve-nos só para dizer que o centenário da relatividade geral é mais do que olhar para trás no seu interesse histórico. Relatividade geral de Einstein é bem tecida na tapeçaria da investigação de ponta de hoje.

Como, então, Einstein fez isso? Como ele contribuiu tanto para tal importância duradoura? Considerando isso, podemos descartar Einstein como a origem do cubismo ou música atonal, e é por isso que nós imaginamos que alguém pode, na privacidade de sua própria mente, pensar bem e revelar verdades cósmicas. Einstein era social como um cientista, mas seus grandes avanços foram solitários momentos de "aha!". Será que esses insights surgem porque seu cérebro tinha uma arquitetura incomum? Por causa de uma perspectiva não-conformista? Por causa de uma capacidade tenaz e inflexível para se concentrar? Pode ser. Sim. Provavelmente. A realidade, claro, é que ninguém sabe. Podemos contar histórias de por que alguém pode ter tido esta ou aquela ideia, mas a linha de fundo é que o pensamento e visão são moldados por influências muito numerosas para analisar.

Evitando hipérbole, o melhor que podemos dizer é que Einstein tinha a mente certa no momento certo para quebrar uma coleção de problemas profundos da física. Suas inúmeros, porém, comparativamente modestas contribuições nas décadas após a descoberta da relatividade geral sugerem que a oportunidade do nexo intelectual particular que ele exercia sobre a física tinha passado.


Com tudo o que ele realizou, e o contínuo legado que ele gerou, há um desejo de fazer outra pergunta especulativa: Poderia haver um outro Einstein? Se isso significa um outro gênio über que vai empurrar poderosamente a ciência para a frente, então a resposta é certamente sim. No passado, meio século desde a morte de Einstein, tem existido de fato tais cientistas. Mas se alguém se tornar um gênio über no qual ninguém no mundo não vai olhar por causa de realizações no esporte ou entretenimento, mas como um exemplo emocionante do que a mente humana pode realizar, bem, essa pergunta, para nós como uma civilização, será preciosa.

Traduzido e adaptado de Scientific American