Espao Tempo e Relatividade Carlos Eduardo Aguiar Instituto

Espaço, Tempo e Relatividade Carlos Eduardo Aguiar Instituto de Física-UFRJ

Relatividade

O Espaço Absoluto

Newton e o Espaço Absoluto O Deus Supremo é um Ser eterno, infinito…; e por existir sempre e estar em todo lugar, ele constitui o tempo e o espaço. Principia Isaac Newton (1642 -1727)

Como identificar o repouso absoluto? V=? V

A Relatividade de Galileu Nenhum experimento realizado na cabine fechada de um navio pode determinar a velocidade com que este se move. Diálogo sobre os Dois Sistemas de Mundo Galilei (1564 -1642)

As Ondas de Maxwell Campos eletromagnéticos podem propagar-se como ondas, com velocidade c 300. 000 km/s. A luz é uma onda eletromagnética. James C. Maxwell (1831 -1879)

c - para que observador? c

c - para que observador? c V

Do ponto de vista do motorista… C-V o carro está “parado” V

Ondas Mecânicas

Há um “meio” para a propagação das ondas eletromagnéticas? Século XIX: o “éter luminífero”

Movimento no “éter” C 1 = C-V C 2 = C+V c 2 c 1 V

Qual é a velocidade da Terra em relação ao “éter”? V

A Experiência de Michelson e Morley Albert A. Michelson (1852 -1931) Interferômetro de Michelson (1887)

O que Michelson e Morley encontraram em 1887: V (Terra - éter) = 0 (< 5 km/s) V (Terra - Sol) 30 km/s Brillet e Hall (1979): V (Terra - éter) < 0, 03 km/s

A Relatividade de Einstein … não apenas na mecânica, mas também na eletrodinâmica, os fenômenos não têm nenhuma propriedade associada ao conceito de repouso absoluto… Eletrodinâmica dos Corpos em Movimento (1905) Albert Einstein (1879 -1955)

A luz se propaga no vácuo com uma velocidade definida c que é independente do movimento do corpo que a emitiu. c V

Observadores diferentes encontram sempre a mesma velocidade de propagação da luz. c V

O Tempo Relativo c c

V c c V

Simultaneidade é um conceito relativo! Passado, presente e futuro são conceitos relativos!!

A distinção entre passado, presente e futuro é apenas uma ilusão, ainda que persistente. A. Einstein

Eu vejo Passado, Presente, e Futuro existindo todos de uma vez… William Blake W. Blake (1757 -1827)

Mais Relatividade do Tempo espelho c c

Para outro observador. . . c c V

A Dilatação do Tempo c c tempo menor c c tempo maior

Relógios em movimento batem mais devagar!

A vida dos múons em repouso Vida = 2, 2 milionésimos de segundo V = 0, 9994 C Vida = 64 milionésimos de segundo Bailey et al. , Nature (1977) pg. 301

O paradoxo dos gêmeos Terra 7 anos-luz estrela V = 0, 99 C Tempo (Terra) = 7 anos Tempo (viajante) = 1 ano

Relatividade do Comprimento V = 0, 99 C 1 ano-luz

Contração do Comprimento V

Réguas em movimento ficam mais curtas!

Contração do Comprimento (de novo) 1 ano-luz

se a velocidade da luz fosse 30 km/h. . . George Gamow Mr. Tompkins in Wonderland

As Transformações de Lorentz x distância tempo V t

distância tempo x* t* x* = (x - vt) t* = (t - vx/c 2) =

O Espaço - Tempo Espaço e tempo, enquanto entidades separadas, são meras sombras, e apenas uma espécie de união entre eles tem existência independente. Hermann Minkowski (1908)

Energia Relativística Conservação da energia

E=m 2 c A massa de um corpo depende da energia que ele contem. Lavoisier estava errado! Massa pode ser criada e destruída.

Criação de um par elétron-pósitron

As Visões da Eternidade, por limitada percepção, Tornaram-se fracas Visões do Espaço e do Tempo. . . William Blake

Para pensar em casa:

O Circo Relativista 4 metros 6 metros

O Circo Relativista 4 metros 3 metros

O Circo Relativista

Desastre no Circo Relativista? 2 metros 6 metros

Desastre no Circo Relativista?