RELATIVIDADE
(Parte III)

Prof. Luiz Ferraz Netto
leobarretos@uol.com.br

As limitações da Mecânica Newtoniana e a teoria da Relatividade Restrita

A VELOCIDADE DA LUZ

A luz, que na antiguidade se supunha propagar instantaneamente, teve sua velocidade de propagação medida pela primeira vez por Röemer, na época de Newton, por meios astronômicos. Foi logo encontrado um valor da ordem de 3 x 10⁸ m/s e com o passar do tempo as medições, hoje por meios terrestres, levam ao valor de (2,997 924 580 ± 0,000 000 012) x10⁸m/s ¾ média de várias medidas por vários processos, no vácuo.

Como já dissemos, as equações de Maxwell sugeriram que a luz poderia viajar com velocidade constante com relação ao ‘éter luminífero’. Neste caso seria possível medir a velocidade da Terra em relação a este meio, pela medição da velocidade da luz em relação á Terra, ao longo de três direções ortogonais entre si e, se possível, nos dois sentidos. 
Para exemplificar, vamos supor que a Terra se move da esquerda para a direita com velocidade u em relação ao éter.  

Se a luz se propaga em relação ao éter com velocidade c, devemos esperar que para percorra a distância de A até B, a luz leve  t_AB = L/(c - u)  e para percorrer a distância de B até A, a luz leve  t_BA = L/(c + u). Seria assim possível determinar a velocidade da Terra em relação ao éter que seria, então, um sistema privilegiado entre todos os sistemas inerciais possíveis. Isto tornaria inválido o princípio de relatividade de Galileu.

As experiências realizadas para evidenciar o movimento da Terra em relação ao éter são mais complexas do que a descrita acima, devido ás pequenas velocidades u de que dispomos, quando comparadas com c. Assim, em vez de fazer várias medidas independentes de velocidade, se comparam, por meios interferométricos, as velocidades de propagação da luz em duas direções ortogonais. Todo experimento deste tipo é chamado experimento de Michelson-Morley, pois o primeiro deles foi realizado por aqueles pesquisadores em 1881. Desde então o experimento tem sido repetido muitas vezes, com precisão crescente, e o resultado foi sempre NEGATIVO ¾  isto é, é impossível evidenciar o movimento da Terra em relação a um “éter” (movimento absoluto).

Admite-se que há evidências experimentais suficientes para se afirmar que, em relação a um referencial inercial qualquer, a luz se propaga, no vácuo, com velocidade constante, independentemente de sua freqüência, do movimento da fonte que a emite e de qualquer movimento (retilíneo e uniforme) do observador, em relação a qualquer sistema de referência (por exemplo, as estrelas fixas) ¾ princípio da constância da velocidade da luz.

O resultado acima leva imediatamente a inconsistências, pois implica que dois observadores que se movem um  em relação ao outro determinarão ambos o mesmo resultado para a velocidade de propagação da luz, o que viola a transformação de Galileu (e o nosso senso comum, às vezes até chamado de bom senso).

Não nos referiremos aqui ás tentativas feitas no fim do século XIX para “reconciliar” os fatos. Outros fatos experimentais foram se acumulando e a única solução encontrada que está de acordo com todos os fatos experimentais ¾que se propõe resolver e que envolvam referenciais  inerciais ¾ foi a proposta por Einstein em 1905 e é conhecida por teoria da relatividade restrita.

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