Teoria da relatividade de Einstein: por que é que a nossa cabeça é mais velha do que os nossos pés?
A teoria da relatividade de Albert Einstein indica que o tempo não é universal: quanto mais depressa se move, mais devagar o tempo passa para si. Que implicações é que isto tem para a Terra e para o universo?
Em 1971, numa das mais fantásticas experiências científicas da história recente, os físicos Joseph Hafele e Richard Keating levaram quatro relógios atômicos, capazes de não perder mais de um segundo em cada 30 milhões de anos, num voo comercial que viajou primeiro para oeste e depois para leste à volta do mundo antes de regressar ao seu laboratório em Washington DC.
A experiência foi um teste a um princípio central da teoria da relatividade de Albert Einstein, segundo o qual o tempo não é universal, ou seja, quanto mais depressa se move, mais devagar o tempo passa para si.
O efeito é pequeno, diz o astrofísico britânico e professor de astrofísica na Universidade de Oxford, Chris Lintott, em uma coluna para a BBC Future. Se apanhar um voo transatlântico de Londres para Nova Iorque, o seu relógio terá um atraso de um décimo de milionésimo de segundo em relação a um relógio que tenha ficado em terra. No entanto, terá envelhecido uma fração mais devagar do que se tivesse ficado em casa.
A sua cabeça é mais velha do que os seus pés
A gravidade também influencia a teoria da relatividade. Se se afastar da força gravitacional da Terra, o tempo acelerará. Lintott diz que isto afeta o nosso próprio corpo: significa, por exemplo, que a sua cabeça será ligeiramente mais velha do que os seus pés.
Mais uma vez, o efeito é incrivelmente pequeno, mas a distâncias maiores da Terra torna-se relevante. O sistema GPS de que todos dependemos para a navegação, cujos satélites orbitam a 20.000 km acima da Terra, precisa de ter isto em conta para funcionar corretamente.
O efeito da relatividade nos buracos negros
Lintott diz que à volta dos buracos negros, estes efeitos relativistas tornam-se muito mais pronunciados.
Para perceber o porquê, o astrofísico convida-o a se imaginar a cair num buraco negro. (Suponhamos que viaja numa nave mágica que o protege do efeito de "espaguetificação", o estiramento terminal que acontece a qualquer objeto que se aproxime demasiado de um buraco negro).
Enquanto cai, não nota qualquer diferença temporal em si ou no que o rodeia. Ao olhar para o seu relógio ou ao medir o seu pulso, irá aperceber-se do mesmo ritmo constante à medida que, segundo após segundo, a desgraça se aproxima.
Mas se os instrumentos da sua nave lhe permitirem olhar para o universo fora do buraco negro, poderá notar algo estranho: parecer-lhe-á que os acontecimentos lá fora estão a acelerar.
Se pudesse ver a Terra através de um telescópio, veria o futuro do nosso planeta e das nossas espécies a reproduzir-se, como se de um filme acelerado se tratasse. Se conseguisse apanhar um sinal de televisão, poderia assistir às restantes transmissões da humanidade até que a evolução do Sol para uma gigante vermelha engolisse o planeta, embora a grande velocidade.
Agora mude a sua perspectiva. Imagine que está em uma estação espacial a orbitar a uma distância segura do buraco negro, a ver o seu corajoso ou azarado colega cair nele. O limite do buraco negro, tal como o vê, é o horizonte de eventos, o ponto a que nem as coisas que viajam à velocidade da luz conseguem escapar. Parece razoável esperar que o nosso amigo, uma vez atingido esse ponto, desapareça.
O que realmente veria seria algo muito estranho, diz Lintott. Se estiverem a acenar para nós, vê-los-á a acenar cada vez mais devagar à medida que se aproximam cada vez mais do poço gravitacional do buraco negro. Um relógio montado no exterior da nave espacial parecerá funcionar mais devagar do que o que está montado na nossa estação.
Este fenômeno é explorado no filme Interstellar, no qual os astronautas que exploraram um planeta perto de um buraco negro descobrem que o universo seguiu em frente sem eles.
Como o filme deixa claro, não faz sentido perguntar se o tempo passado perto ou longe do buraco negro é o tempo "correto". A relatividade diz-nos que não existe tal coisa.
Apesar de nunca o vermos do exterior, o nosso malfadado passageiro irá, a dada altura, atravessar o horizonte de eventos, a fronteira da qual nem a luz consegue escapar. Este é o ponto de não retorno e, para além dele, o nosso viajante será empurrado para o centro do buraco negro. Isto significa que a sua experiência do tempo pode mudar radicalmente e pode mesmo ser capaz de viajar para trás e para a frente no tempo.