Einstein, relatividade e continuum espaço-tempo

Para fugir da lei de ação e reação da Terceira Lei de Newton e da impossibilidade de viajar mais rápido que a velocidade da luz, podemos analisar Einstein e a relação entre espaço e tempo. Juntos, o espaço, formado por três dimensões (para cima-para baixo, esquerda-direita e para frente-para trás) e o tempo fazem parte do que chamamos de continuum espaço-tempo.

É importante entender a obra de Einstein sobre o continuum espaço-tempo e sobre como está relacionada à viagem da Enterprise pelo espaço. Na sua Teoria da Relatividade Especial (ou relatividade restrita), Einstein criou duas suposições.

1. A velocidade da luz (aproximadamente 300 milhões de metros por segundo) é a mesma para todos os observadores, estejam eles em movimento ou não.
2. Qualquer pessoa que se mova a uma velocidade constante poderia observar as mesmas leis da física.

Juntando essas duas idéias, Einstein percebeu que o tempo e o espaço são relativos - um objeto em movimento, na verdade, sente o tempo a uma taxa mais lenta do que o objeto que está em repouso. Embora possa parecer absurdo para nós, viajamos incrivelmente devagar se comparados à velocidade da luz, por isso, não percebemos que os ponteiros do relógio andam mais devagar quando estamos correndo ou viajando de avião. Na verdade, os cientistas provaram esse fenômeno enviando relógios atômicos com foguetes de alta velocidade. Eles voltaram à Terra um pouco atrasados em relação aos relógios que estavam aqui.

O que isso significa para o Capitão Kirk e sua tripulação? Quanto mais próximo um objeto chega da velocidade da luz, mais sentirá o tempo a uma taxa significativamente mais baixa. Se a Enterprise estivesse viajando seguramente a uma velocidade próxima da luz ao centro de nossa galáxia a partir da Terra, levaria cerca de 25 mil anos do tempo terrestre. Porém, para a tripulação, a viagem provavelmente levaria somente 10 anos.

Embora esse intervalo de tempo possa ser possível para as pessoas a bordo, encontramos outro problema - uma Federação que está tentando governar uma civilização intergaláctica teria alguns problemas se uma espaçonave levasse 50 mil anos para atingir o centro da galáxia e voltar.

Então, a Enterprise tem que evitar a velocidade da luz para manter os passageiros a bordo em sincronia com o tempo da Federação. Ao mesmo tempo, ela também pode alcançar velocidades maiores que a da luz para se mover pelo universo de modo eficiente. Infelizmente, como Einstein definiu na sua Teoria da Relatividade Especial, nada é mais rápido que a velocidade da luz. A viagem espacial seria impossível se olhássemos a relatividade especial.

De acordo com a Teoria Geral da Relatividade de Einstein, a matéria distorce a estrutura de tempo e espaço. A distorção do continuum espaço-tempo afeta até o comportamento da luz.

É por isso que precisamos analisar a última teoria de Einstein, a Teoria Geral da Relatividade, que descreve como a gravidade afeta a forma do espaço e o fluxo do tempo. Imagine um lençol esticado. Se você colocar uma bola de boliche no meio do lençol, ele irá entortar, já que o peso da bola faz força para baixo. Se colocar uma bola de baseball no mesmo lençol, ela irá rolar na direção da bola de boliche. Isso é apenas um desenho e o espaço não age como um lençol de dimensão dupla, mas pode ser aplicado a nosso sistema solar - objetos mais pesados, como o nosso sol, podem distorcer o espaço e afetar as órbitas dos planetas ao redor. Os planetas não caem no sol devido às altas velocidades em que viajam.

Na próxima página, veremos como isso funciona na Enterprise.