O QUE é DILATAçãO DO TEMPO?

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Um dos tópicos mais interessantes no campo da ciência é o conceito de Relatividade Geral. Você sabe, essa idéia de que coisas estranhas acontecem quando você se aproxima da velocidade da luz. Existem mudanças estranhas no comprimento das coisas, mudanças bizarras de comprimentos de onda. E o mais intrigante de tudo, existe o conceito de dilatação: como você pode literalmente experimentar mais ou menos tempo com base na rapidez com que viaja em comparação com outra pessoa.

E ainda mais estranho que isso? Como vimos no filme Interestelar, passar um tempo perto de um objeto muito massivo, como um buraco negro, pode causar esses mesmos efeitos relativísticos. Porque massa e aceleração são a mesma coisa?

Honestamente, é o suficiente para lhe dar uma dor de cabeça enorme.

Mas só porque acho o conceito desconcertante, ainda vou me esquivar, tentando entender mais sobre ele e ajudá-lo a envolver seu cérebro com ele também. Para meu próprio benefício, para seu benefício, mas principalmente para meu benefício.

Há uma grande anedota na história da física - provavelmente não foi o que realmente aconteceu, mas eu ainda amo.

Um dos astrônomos mais famosos do século 20 foi Sir Arthur Eddington, interpretado por David Tennant no filme de 2008, Einstein e Eddington. O que você realmente deve ver se ainda não o fez.

Enfim, Doctor Who, quero dizer Eddington, descobriu como as estrelas geram energia (através da fusão) e confirmou pessoalmente que as previsões de Einstein da Relatividade Geral estavam corretas quando ele observou um Eclipse Solar total em 1919.

Aparentemente, durante uma palestra de Sir Arthur Eddington, alguém perguntou: "Professor Eddington, você deve ser uma das três pessoas no mundo que entende a Relatividade Geral". Ele parou por um momento e disse: "sim, mas estou tentando pensar em quem é a terceira pessoa".

Definitivamente, não sou eu, mas conheço alguém que domina a Relatividade Geral, e esse é o Dr. Brian Koberlein, professor de astrofísica do Rochester Institute of Technology. Ele cobre esse tópico o tempo todo em seu blog, Um universo de cada vez, que você deve visitar e ler totalmente em briankoberlein.com.

De fato, apenas para demonstrar como isso funciona, Brian convenientemente levou seu escritório da RIT à velocidade da luz e está avançando em nossa direção agora.

Dr. Brian Koberlein:
Oi Fraser, obrigado por me receber. Se você puder esperar um segundo, só tenho que diminuir a velocidade.

Fraser Cain:
O que aconteceu lá? Por que vocês todos diminuíram a velocidade?

Brian:
Na verdade, é um efeito interessante conhecido como dilatação do tempo. Uma das coisas sobre a luz é que, não importa em que quadro de referência você esteja, não importa como esteja se movendo pelo Universo, sempre medirá a velocidade da luz no vácuo para ser a mesma. Cerca de 300.000 quilômetros por segundo.

E para fazer isso, se você estiver se movendo em relação a mim, ou se eu estiver se movendo em relação a você, nossas referências de tempo e espaço precisam mudar para manter a velocidade da luz constante. À medida que me afasto mais rapidamente de você, meu tempo de acordo com você deve parecer diminuir. Por outro lado, seu tempo parecerá diminuir em relação a mim.

E esse efeito de dilatação do tempo é necessário para manter a velocidade da luz constante.

Fraser:
Isso só acontece quando você está se mudando?

Brian:
A dilatação do tempo não ocorre apenas por causa do movimento relativo, mas também pela gravidade. A teoria da relatividade de Einstein diz que a gravidade é uma propriedade da distorção do espaço e do tempo. Então, quando você tem uma massa como a Terra, ela realmente distorce o espaço e o tempo.

Se você está na Terra, seu tempo parece se mover um pouco mais devagar do que alguém no espaço, devido à diferença de gravidade.

Agora, para a Terra, isso não importa muito, mas para algo como um buraco negro, isso pode importar muito. À medida que você se aproxima de um buraco negro, seu tempo parece diminuir cada vez mais.

Fraser:
O que isso significa para as viagens espaciais?

Brian:
Muitas vezes, na ficção científica, você vê a idéia de um foguete se movendo muito perto da velocidade da luz e usando a dilatação do tempo para viajar para estrelas distantes.

Mas você pode realmente fazer a mesma coisa com a gravidade. Se você tivesse um buraco negro que estava saindo para outra estrela ou outra galáxia, você poderia realmente pegar sua nave espacial e orbitar muito perto do buraco negro. E seu tempo parece diminuir. Enquanto você orbita o buraco negro, o buraco levaria tempo para chegar a outra estrela ou outra galáxia e, para você, pareceria muito rápido.

Portanto, é outra maneira de usar a dilatação do tempo para viajar para as estrelas, pelo menos na ficção científica.

Fraser:
Tudo bem Brian, eu tenho uma pergunta final para você. Se você se torna mais massivo à medida que se aproxima da velocidade da luz, pode obter tanta massa que se transforma em um buraco negro? Gostaria que você respondesse a essa pergunta na forma de uma postagem no blog briankoberlein.com e na postagem do Google+ que vincularemos aqui.

Brian:
Obrigado Fraser, eu tenho essa resposta no meu site.

Mais uma vez, visitamos o desconcertante reino da dilatação do tempo e retornamos relativamente ilesos. Isso não significa que eu entendo melhor, mas espero que você entenda. Mais uma vez, muito obrigado ao Dr. Koberlein por tirar alguns minutos de sua viagem relativística para responder às nossas perguntas. Não deixe de visitar o blog dele e ler a resposta para minha pergunta.