Então, os cientistas descobriram ondas gravitacionais - ondulações do espaço-tempo. Albert Einstein sugeriu sua existência há 100 anos, e a observação direta forneceu a prova final da obra-prima do grande cientista: a relatividade geral. Cientistas do Caltech e do MIT descobriram uma onda gravitacional gerada por dois buracos negros em colisão.
Einstein nem sempre foi considerado um gênio. Quando ele expressou pela primeira vez seus pensamentos questionáveis sobre a relatividade, alguns cientistas organizaram protestos. Outros simplesmente difamaram Einstein na imprensa, culpando-o tanto por ideias perigosas quanto por origens judaicas.
Mas o trabalho do cientista virou a física de cabeça para baixo desde seus fundamentos. O universo de Einstein brinca rápida e naturalmente com os conceitos de posição e velocidade - exceto para a luz, que está sempre varrendo o vácuo a 300 milhões de metros por segundo. Espaço e tempo são misturados em um melaço quadridimensional chamado espaço-tempo, que pode ser esticado e distorcido pela matéria, matéria, massa. E a matéria em movimento segue as curvas do espaço-tempo - uma geometria oculta que percebemos como gravidade.
Parece um absurdo completo.
Mas, nos últimos 100 anos, os experimentos têm mostrado repetidamente: Einstein está certo. Sua teoria foi provada muitas vezes para listar todas essas vezes aqui, mas mesmo os casos mais notáveis são impressionantes.
A luz é uma onda e uma partícula
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O nome de Einstein é mais frequentemente associado à relatividade, mas ele ganhou o Prêmio Nobel por seu trabalho sobre a luz. A física clássica postulou que a luz é uma onda, mas essa teoria não poderia explicar como e por que os metais emitem elétrons quando iluminados - esse fenômeno é chamado de efeito fotoelétrico.
Einstein explicou esse estranho comportamento sugerindo que a luz é na verdade composta de pacotes de ondas discretos (fótons) com energias relacionadas à sua frequência. Essa descoberta levou ao surgimento da física quântica, na qual todos os átomos se comportam de maneira estranha, semelhante a uma onda, e Einstein ajudou a fazer essa descoberta acontecer.
O espaço-tempo pode dobrar
A primeira grande vitória de Einstein na relatividade geral veio quando ele explicou a misteriosa oscilação na órbita de Mercúrio. Em 1859, o brilhante astrônomo francês Urbain Le Verrier atribuiu esse efeito a um planeta nunca antes visto chamado Vulcano, dizem que atrai Mercúrio. Mas anos de busca não levaram a nada, ninguém encontrou nenhum vulcano.
Para grande deleite de Einstein, sua nova teoria da relatividade colocou Vulcano de pé, mostrando que a massa do Sol se dobra perto do espaço-tempo, da mesma forma que uma bola de boliche dobraria uma superfície elástica, mas macia. Como Mercúrio está tão perto do Sol, sua órbita oscilante é o caminho mais próximo no espaço-tempo curvado pela massa solar. Não existe e não existia outro planeta: é tudo sobre a geometria do universo, que Newton não suspeitava.
O espaço-tempo pode ser uma "lente"
Einstein estava certo novamente em maio de 1919 durante um eclipse solar total. De acordo com a teoria da relatividade, o espaço-tempo, curvado pela massa do Sol, irá dobrar a luz das estrelas como uma lente.
O astrônomo britânico Arthur Eddington tirou grandes fotos do eclipse e descobriu que o Sol havia esticado o aglomerado de estrelas de Hyades, dobrando a luz de estrelas individuais em cerca de um dois milésimos de grau - de acordo com a previsão de Einstein, que dobrou a curvatura prevista pela física newtoniana.
Mesmo Einstein não esperava o quão útil esse fenômeno seria para os astrônomos: usando as próprias galáxias como lentes gigantes, os astrônomos podem olhar para o passado, nos primeiros anos do universo. E quando os astrônomos veem que as lentes são causadas por algumas massas invisíveis, isso lhes permite mapear vastas áreas de matéria escura.
A rotação das massas distorce o espaço-tempo
Não importa apenas a distorção do espaço-tempo, como a bola de boliche, mas massas giratórias como a Terra facilmente puxam o espaço ao seu redor, como uma colher no melaço. Isso afeta as órbitas dos satélites mais próximos - o efeito bizarro de arrastar quadros de referência inerciais, o efeito Lense-Thirring.
Predito em 1918 pela relatividade geral, o efeito Lense-Thirring foi confirmado em 2004, quando os cientistas descobriram que a rotação da Terra deslocava facilmente as órbitas de dois satélites. Em 2011, a sonda Gravity Probe B da NASA confirmou a descoberta e aprimorou os números.
A gravidade diminui o tempo
As equações de Einstein também dão à matéria a capacidade de acelerar ou desacelerar o tempo - e mudar a cor da luz.
Podemos ver essa estranha previsão correta até mesmo da Terra: a luz de estrelas distantes assume frequências mais altas - ou parece mais azul - do que um observador no espaço profundo veria. E quanto mais você se afasta do poço gravitacional da Terra, mais e mais baixa é a frequência que a luz emitida da Terra recebe, obedecendo ao efeito do desvio para o vermelho gravitacional.
Afinal, nem mesmo seu smartphone pode ignorar a teoria da relatividade: sem as correções relativísticas, os relógios dos satélites GPS marcariam 38 microssegundos mais rápido todos os dias do que na superfície da Terra, destruindo a precisão do sistema após dois minutos e adicionando 10 quilômetros de erros diários.
