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DESAFIANDO EINSTEIN

28 de Março 2005 - Este ano marca o centésimo aniversário de uma revolução nas nossas noções de tempo e espaço.

Antes de 1905, quando Albert Einstein publicou a teoria da relatividade restrita, muitas pessoas acreditavam que o espaço e tempo fossem como Sir Isaac Newon os tinha descrito no passado século XVII: o espaço era um palco fixo, imutável sobre o qual o grande drama cósmico se desenrolava, e o tempo era o "relógio no céu" misterioso, universal.

Ainda hoje, as pessoas assumem que esta noção intuitiva de espaço e tempo é correcta. Mas não é.

Acima: O espaço fixo de Newton versus o espaço flexível de Einstein, do filme "Testar o Universo de Einstein" de Norbert Bartel.

Mas os cientistas hoje têm razões para pensar que mesmo a teoria de Einstein não é uma teoria completa; outra revolução parece inevitável.

A razão para a dúvida reside no facto de a teoria de Einstein ser incompatível com a Mecânica Quântica, outro pilar da Física actual que descreve o mundo estranho das partículas subatómicas. Quando as teorias são usadas em conjunto, por vezes, as suas equações combinadas levam a disparates. Isto levou os cientistas a acreditar que as actuais teorias irão ser substituídas por uma teoria única, elegante que explica todos os fenómenos físicos desde o subatómico ao cósmico, a conhecida "Teoria do Tudo".

Quando rebentarão os primeiros foguetes desta desta revolução da Física? Talvez quando se provar que Einstein errou, como Newton antes dele - ou pelo menos que não está totalmente certo.

Para caçar falhas nas teorias de Einstein, os cientistas estão a criar experiências que possam medir as previsões da relatividade com elevada precisão. Uma dessas experiências é a sonda Gravity Probe-B da NASA.

Direita: A sonda Gravity Probe-B a orbitar a Terra.

Segundo Einstein, a Terra faz uma  depressão no espaço-tempo circundante - algo como uma bola de bowling pousada numa folha de Spandex. Dado que a Terra gira sob si própria, esta "depressão" é torcida num ligeiro vórtice. A sonda Gravity Probe-B está a orbitar nesta altura (Março 2005) em torno da Terra, à procura destas distorções.

A sonda Gravity Probe-B detecta a distorção do espaço-tempo em torno do nosso planeta usando giroscópios. (Há quatro a bordo da sonda.) Francis Everitt, principal investigador da  missão Gravity Probe-B e professor da Universidade de Stanford, explica:

"Os giroscópios movendo-se através do espaço-tempo curvado mudarão gradualmente a direcção do eixo de rotação (isto é, a sua inclinação) relativamente às estrelas. A sonda Gravity Probe-B medirá esse movimento de inclinação com precisão extraordinária e a partir dessa medição podemos calcular a estrutura do espaço próximo da Terra."

Everitt fará uma palestra sobre a sonda Gravity Probe-B em Abril 2005 na conferência "Physics for the Third Millennium: II" apoiada pelo Marshall Space Flight Center da NASA em Huntsville, Alabama. A conferência constitui parte do Ano Mundial da Física 2005, uma série de eventos aprovados pelas Nações Unidas a fim de reconhecer o centésimo aniversário do trabalho produtivo de Einstein e para chamar a atenção pública para as grandes questões da Física moderna.

Além de fazer o ponto da situação sobre a Gravity Probe-B (em resumo: até aqui, tudo bem), Everitt planeia explicar como é que Gravity Probe-B medirá "gamma", uma importante variável física usada pelos cientistas na sua tentativa de ir além na sua busca além da relatividade de Einstein. Genericamente falando, "gamma" corresponde à curvatura do espaço tridimensional.

Se a teoria de Einstein encaixar perfeitamente, "gamma" será precisamente igual a um. Medindo um valor para "gamma" ainda que ligeiramente diferente de um seria o "primeiro tiro" pelo qual os físicos têm esperado.

"Gamma é a forma mais sensível de medir qualquer desvio de Einstein porque  é sensível a qualquer tipo de campo desconhecido," diz Thibault Damour, um professor do Institut des Hautes Etudes Scientifiques, França, e um especialista em teorias que podem substituir a relatividade.

Na experiência Gravity Probe-B, "gamma" contribui para a ligeira inclinação dos eixos de rotação dos giroscópios, os quais se esperam desviar cerca de 6,6 segundos de arco (0,00183º) durante a fase da missão de recolha de dados ao longo de um ano. Este desvio deve permitir aos cientistas medir "gamma" dentro de 0,01% do seu verdadeiro valor - e talvez tão preciso quanto 0,001%, diz Everitt.

Acima: Einstein, ainda aparece em cabeçalhos de jornais.

Se por sua vez "gamma" for ligeiramente menor que um, apoiaria a ideia de que um novo campo de forças existe, parecido com a gravidade mas muito mais fraco. Os físicos chamam-no de "campo escalar." Este novo campo é uma característica de algumas candidatas teorias de tudo, incluindo a teoria das cordas. A teoria das cordas é popular por causa da sua elegância em explicar todos os fenómenos físicos, desde o subatómico ao cósmico. O problema é que a teoria das cordas é muito difícil de testar na realidade, e não há qualquer prova experimental das previsões únicas da teoria de cordas que tenha sido encontrada.

"Descobrir que "gamma" é ligeiramente menor que 1 apoiaria a ideia de um campo escalar, e assim desta forma forneceria a primeira prova experimental para a teoria das cordas," diz Thibault.

Se "gamma" por sua vez for maior que um, contudo, seria um "regresso ao quadro" para os teóricos. Nenhuma teoria existente prevê que "gamma" seja maior que um e os físicos não teriam a mínima ideia de como explicar tal descoberta. "Digamos que de cada vez que pergunto aos teóricos o que significaria "gamma" ser maior que um, eles mudam de assunto," ri-se Everitt, ele próprio um cientista experimental.

Gravity Probe-B pode também descobrir que, dentro dos limites de precisão da experiência, "gamma" é igual a um - tal como Einstein previu. O que isso significaria? Talvez a falha, a existir, seja menor que a capacidade de detecção da sonda.  Ou talvez que os primeiros tiros da revolução soarão noutro lado. Ninguém sabe.

A sonda Gravity Probe-B está a meio caminho ao longo da sua missão de um ano. 100 anos, 6 meses já lá vão. Mantenha-se atento às respostas.