O fenômeno luz e as falácias relativas às relatividades
Alberto Mesquita Filho
01/06/2000
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1 Colocação do Problema
2 Interpretações Clássicas e Relativistas
3 Relatividade e Senso Comum
4 A Experiência de Michelson-Morley
5 A Transformação Massa-Energia
6 A Dilatação do Tempo
7 Eletromagnetismo e Sistemas Inerciais
8 Outras Aparentes Inconsistências Clássicas
Obs.: As expressões relativista e/ou relativístico(a) serão utilizadas neste artigo a caracterizarem significados relacionados a fenômenos ou efeitos que, na visão dos físicos modernos, seriam explicados somente pela teoria da relatividade de Einstein.
Imagine um trem em movimento na velocidade v, da ordem de c (a velocidade da luz no vácuo), ou seja, numa velocidade na qual não podemos desprezar os chamados "efeitos relativísticos". No interior desse trem temos dois observadores: um observador (1) fixo ao trem e o outro (2) fixo a uma plataforma que se move em direção à traseira do trem com o mesmo módulo da velocidade v do trem. Nestas condições podemos dizer que (2) está em repouso em relação à terra firme, ainda que situado no interior do trem.
O trem está dotado de um orifício e a luz, vinda de uma fonte em repouso, penetra por este orifício sem sofrer difração apreciável (o orifício é grande o suficiente para que a difração não ocorra). A fonte emite feixes paralelos de luz numa direção tal que os feixes de luz atravessam o vagão transversalmente, de um lado a outro e, portanto, na direção perpendicular à da velocidade v. A figura 1 ilustra o comentado.
Figura 1: Explicação no texto. Clique na figura para obter maior nitidez.
Vamos ainda supor que os observadores (1) e (2) apenas observam o feixe de luz, sem saber o que está acontecendo no meio exterior ao trem. Para o observador (1) tudo se passa como se o trem estivesse em repouso; e para o observador (2) todo o interior do trem está em movimento, exceto a plataforma que sustenta sua poltrona. Para ambos, a fonte de luz pode ser encarada como sendo o orifício por onde a luz penetra no trem. Esta suposta fonte estaria em repouso para o observador (1) e em movimento para o observador (2). Eles não tem conhecimento sobre o que se passa com a verdadeira fonte emissora de luz, aquela apresentada na figura 1.
Seria possível a luz viajar na direção assinalada na figura 1? A figura 2 é um gif-animado construído com a pretensão de explicar como isso seria possível. Os feixes originais são praticamente "cortados" pelo orifício e a somatória das frações que realmente atravessam o orifício mostra-se, para os observadores situados do lado interno do trem, como um novo feixe, dirigido na direção transversal. Um dos "raios" de luz está colorido em vermelho para realçar esse efeito. Não há como, pela análise macroscópica deste "feixe", avaliar o efeito desses "cortes" sobre a natureza da luz. Tudo se passa, do ponto de vista macroscópico, como se a fonte estivesse realmente acompanhando o trem em seu movimento.
Figura 2: Explicação no texto.
Clique em "Parar" em seu browser para obter imagens congeladas. A seguir clique em "Atualizar"Os observadores poderiam estimar a trajetória do feixe de luz sob duas condições: 1) admitindo uma propagação retilínea entre o orifício de entrada e a imagem observada no anteparo, ou seja, na face lateral oposta do trem; 2) através de uma cortina de fumaça. As figuras 3 e 4 (gifs animados) mostram como seriam observados os feixes de luz segundo admitia-se, classicamente, ao final do século XIX, antes do advento da teoria relatividade especial.
Figura 3: Visão do Observador 1 segundo
a física aceita ao final do século XIX.Figura 4: Visão do Observador 2 segundo
a física aceita ao final do século XIX.A interpretação clássica, como aceita ao final do século XIX, aparentemente não chegou a ser muito alterada com a teoria da relatividade especial de Einstein. Segundo esta, objetos que se movem em velocidades relativísticas apresentariam, para um observador em repouso, modificações longitudinais no sentido do movimento. Desta forma, o observador (1) veria o feixe exatamente como apresentado e o observador (2) notaria apenas uma diminuição na espessura do feixe (contração no sentido do movimento do orifício e do feixe como um todo).
Apresentado pela primeira vez neste Web Site (Espaço Científico Cultural) em 01/06/00
