As principais descobertas de Einstein
Os quanta de luz (1905)
Ao iluminar certos metais com luz ultravioleta observa-se um estranho fenómeno: só a partir de determinadas frequências é possível “arrancar” electrões ao metal (efeito fotoeléctrico). Iluminando o metal com luz de frequências mais baixas, por mais intensa que esta fosse, nada acontece. Einstein supôs que as trocas de energia entre a luz e os electrões no metal só poderiam ser feitas por “pacotes” de energia proporcional à frequência (os quanta de luz), e não continuamente como previa a teoria clássica. Os quanta de luz são hoje conhecidos como fotões.
A interpretação dos resultados desta experiência foi crucial para o desenvolvimento da Física Quântica.
Movimento Browniano (1905)
Nos meados do século XIX, o botânico Robert Brown reparou que certos grãos de pólen em suspensão na água apresentam um movimento errático quando observados ao microscópio. Que faria mover de forma tão aleatória estes pequeníssimos grãos? Einstein explicou este movimento browniano como uma consequência dos impactos das moléculas da água nos pequenos grãos de pólen e descreveu os resultados experimentais a partir dos seus cálculos. Tínhamos assim uma forma de observar indirectamente o movimento das moléculas, que são muito mais pequenas!
Relatividade Restrita (1905)
Desde os tempos de Galileu e Newton que os físicos sabiam que as medições relativas a processos mecânicos não apresentavam diferenças, quer o aparelho de medida estivesse em repouso ou se movesse em linha recta e a velocidade constante (Príncipio da Relatividade). Por exemplo, num cais ou num barco em movimento uniforme, os objectos comportam-se da mesma maneira.
No entanto, aplicando as regras clássicas ao Electromagnetismo, desenvolvido no final do século XIX, previa-se que o efeito do movimento fosse perceptível na velocidade da luz. Embora tivessem sido realizadas experiências muito engenhosas e precisas, este efeito nunca foi detectado. Einstein estava há muito convencido que o Princípio de Relatividade se devia aplicar a todos os fenómenos da Física. Para mostrar que o electromagnetismo era compatível com este princípio, Einstein descobriu que “bastava” introduzir um novo conceito de tempo e de simultaneidade.
A Teoria da Relatividade Restrita, cujos fundamentos foram publicados em 1905, baseou-se num novo conceito de Espaço e de Tempo. Mas Einstein descobriu ainda que a compatibilidade do Electromagnetismo com o Princípio de Relatividade tinha outra consequência inesperada: “a massa é uma medida directa da energia contida os corpos”. A relação entre energia e massa é expressa pela equação E=mc2.
Relatividade Geral (1916)
A Teoria da Relatividade Geral veio alterar de forma ainda mais drástica os conceitos que tínhamos de Espaço e de Tempo. O Espaço-Tempo passa a ser encurvado pela presença da matéria e, em particular, a luz acompanha essa curvatura. Mas como é possível se no nosso dia-a-dia vemos a luz seguir em linha recta? Mais uma vez, as previsões da Física Clássica e até da Relatividade Restrita são válidas para a maioria dos problemas que temos de resolver.
Para testar o encurvamento dos raios de luz foi preciso esperar por um evento à escala astronómica. Durante o eclipse total do Sol de 1919, o astrónomo britânico Eddington conseguiu observar a luz proveniente de uma estrela que se encontrava ocultada pelo Sol. Isto mostrou que os raios de luz encurvam ao passarem perto do Sol. O desvio observado foi exactamente o previsto pelos cálculos de Einstein. Hoje não seria possível conhecer a nossa posição à superfície da Terra com o rigor que os satélites do GPS (Global Positioning System) permitem se os sinais que nos chegam não fossem corrigidos de acordo com os princípios da Relatividade Geral.
Ao iluminar certos metais com luz ultravioleta observa-se um estranho fenómeno: só a partir de determinadas frequências é possível “arrancar” electrões ao metal (efeito fotoeléctrico). Iluminando o metal com luz de frequências mais baixas, por mais intensa que esta fosse, nada acontece. Einstein supôs que as trocas de energia entre a luz e os electrões no metal só poderiam ser feitas por “pacotes” de energia proporcional à frequência (os quanta de luz), e não continuamente como previa a teoria clássica. Os quanta de luz são hoje conhecidos como fotões.
A interpretação dos resultados desta experiência foi crucial para o desenvolvimento da Física Quântica.
Movimento Browniano (1905)
Nos meados do século XIX, o botânico Robert Brown reparou que certos grãos de pólen em suspensão na água apresentam um movimento errático quando observados ao microscópio. Que faria mover de forma tão aleatória estes pequeníssimos grãos? Einstein explicou este movimento browniano como uma consequência dos impactos das moléculas da água nos pequenos grãos de pólen e descreveu os resultados experimentais a partir dos seus cálculos. Tínhamos assim uma forma de observar indirectamente o movimento das moléculas, que são muito mais pequenas!
Relatividade Restrita (1905)
Desde os tempos de Galileu e Newton que os físicos sabiam que as medições relativas a processos mecânicos não apresentavam diferenças, quer o aparelho de medida estivesse em repouso ou se movesse em linha recta e a velocidade constante (Príncipio da Relatividade). Por exemplo, num cais ou num barco em movimento uniforme, os objectos comportam-se da mesma maneira.
No entanto, aplicando as regras clássicas ao Electromagnetismo, desenvolvido no final do século XIX, previa-se que o efeito do movimento fosse perceptível na velocidade da luz. Embora tivessem sido realizadas experiências muito engenhosas e precisas, este efeito nunca foi detectado. Einstein estava há muito convencido que o Princípio de Relatividade se devia aplicar a todos os fenómenos da Física. Para mostrar que o electromagnetismo era compatível com este princípio, Einstein descobriu que “bastava” introduzir um novo conceito de tempo e de simultaneidade.
A Teoria da Relatividade Restrita, cujos fundamentos foram publicados em 1905, baseou-se num novo conceito de Espaço e de Tempo. Mas Einstein descobriu ainda que a compatibilidade do Electromagnetismo com o Princípio de Relatividade tinha outra consequência inesperada: “a massa é uma medida directa da energia contida os corpos”. A relação entre energia e massa é expressa pela equação E=mc2.
Relatividade Geral (1916)
A Teoria da Relatividade Geral veio alterar de forma ainda mais drástica os conceitos que tínhamos de Espaço e de Tempo. O Espaço-Tempo passa a ser encurvado pela presença da matéria e, em particular, a luz acompanha essa curvatura. Mas como é possível se no nosso dia-a-dia vemos a luz seguir em linha recta? Mais uma vez, as previsões da Física Clássica e até da Relatividade Restrita são válidas para a maioria dos problemas que temos de resolver.
Para testar o encurvamento dos raios de luz foi preciso esperar por um evento à escala astronómica. Durante o eclipse total do Sol de 1919, o astrónomo britânico Eddington conseguiu observar a luz proveniente de uma estrela que se encontrava ocultada pelo Sol. Isto mostrou que os raios de luz encurvam ao passarem perto do Sol. O desvio observado foi exactamente o previsto pelos cálculos de Einstein. Hoje não seria possível conhecer a nossa posição à superfície da Terra com o rigor que os satélites do GPS (Global Positioning System) permitem se os sinais que nos chegam não fossem corrigidos de acordo com os princípios da Relatividade Geral.
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