7. O Relacionamento Campo-Referencial

7.1. O sistema inercial

        Quando uma carga elétrica coulombiana passa de um estado de repouso para outro em movimento retilíneo e uniforme, ela emite, durante a fase de aceleração, uma aura que delimita dois universos:

Um universo interior, que contém o campo da carga já adaptado ao seu movimento inercial -- neste universo tudo se passa como se a carga estivesse em repouso no referencial em movimento uniforme. Outro universo exterior, que contém o campo da carga em repouso no referencial inercial inicial.

Figura 11: Campo elétrico de uma carga em movimento

        A aura consiste de uma membrana móvel de espessura finita, sede de um campo mutante ou do que nos acostumamos a chamar por radiação eletromagnética. Esta aura, ao atravessar uma região do espaço a uma determinada velocidade, promove a transformação de um campo inercial (aquele da carga em repouso) em outro (aquele da carga em movimento retilíneo e uniforme).

        Este fenômeno ocorre também com elétrons, desde que acelerados em direções específicas como, por exemplo, numa corrente elétrica ou entre as placas de um condensador ou, ainda, ao cair em direção ao núcleo de um átomo, quando da mudança de órbita.

        Como seria o campo de um elétron em um sistema de referencia não inercial? Como seria a equação do elétron nestas circunstâncias?

        A equação 6.3 é válida para um elétron em repouso no sistema de referência no qual vivemos. Esta equação não apresenta qualquer dependência temporal. Se o elétron estiver em repouso num referencial acelerado, sua equação deverá apresentar alguma dependência temporal; e a equação do elétron aprisionado em uma "órbita permitida" deve também assumir uma dependência temporal, neste caso periódica e com caráter estacionário.

        As equações apresentadas nos ítens anteriores foram deduzidas em um sistema de referência muito especial: aquele onde situava-se o laboratório de Coulomb ou, então, no sistema de referência no qual Newton deduziu as leis da mecânica. Como generalizá-las? O que é um referencial inercial?

        O sucesso da mecânica clássica é mais do que suficiente para nos garantir a existência de um referencial inercial. Apesar disso, a mecânica clássica ainda não obteve sucesso em definir um referencial inercial. Utilizando as palavras de Einstein e Infeld, "a mecânica clássica flutua no ar, posto que não conhecemos regra alguma para determinar um sistema inercial" [40].

        Em fins do século passado os físicos procuraram definir o sistema inercial não pela mecânica mas de forma a comportar a mecânica e a saída lógica foi a tentativa de conceituá-lo através de teorias de campo, das quais a mais profícua era a teoria de Maxwell. Assim sendo, pensou-se em caracterizar um referencial maxwelliano, o qual, no entanto, mostrou-se incompatível com os referenciais inerciais newtonianos [41]. Desta incompatibilidade, surgiu a física relativista de Einstein.

        Tendo em vista que estamos tentando interpretar o eletromagnetismo de um modo diferente daquele comumente adotado, é chegada a hora de desmistificarmos esta incompatibilidade. Direi então que: