Albert Einstein teria feito 139 anos semana passada, se bem que seu aniversário foi ofuscado pela morte de Stephen Hawking no mesmo dia. Curiosamente, ambos faleceram aos 76 anos. (E Hawking nasceu no 300º aniversário da morte de Galileu. Coincidências estranhas essas.) Fica então para hoje meu artigo celebrando Einstein.

Poucos cientistas, ou pensadores em geral, influenciaram tão profundamente a compreensão do mundo em que vivemos e nosso lugar nele. Não que Einstein fosse perfeito, longe disso. Ninguém é. Foi um pai ausente e um marido infiel. Por outro lado, é bom lembrar que viveu em tempos bem diferentes, e devemos analisar suas ações dentro do seu contexto cultural, e não do nosso, que é outro. Seu legado intelectual exemplifica uma inigualável coragem intelectual que, aliada a uma ética de trabalho imbatível, define o que chamamos de genialidade.

Para recriar os fundamentos do conhecimento, uma pessoa precisa de ao menos duas qualidades: uma crença profunda na força das suas ideias e a coragem de ir contra a ordem estabelecida. Nas ciências, o sucesso de uma empreitada dessa magnitude só vem se as ideias estiverem corretas.

Quando Einstein apareceu nos meios científicos, na virada do século 20, a ciência estava em crise. A física desenvolvida desde a época de Galileu (em torno de 1600) até 1899 era baseada em três pilares principais: a mecânica, o eletromagnetismo, e a termodinâmica, o estudo do calor --que surgiu devido às exigências da Revolução Industrial e da máquina a vapor. Para o desespero de toda uma geração de físicos, durante o século 19, uma série de descobertas feitas no laboratório e em observações astronômicas se recusavam a ser descritas pelos três pilares. Novas ideias eram necessárias com urgência, mas nada de promissor aparecia. O momento era ideal para um jovem cientista com ideias revolucionárias sobre a natureza do espaço, do tempo e da matéria. 

Um dos problemas era a natureza da luz e sua propagação no espaço. (Ou seja, como a luz de um farol distante ou de uma estrela chega até seus olhos.) Após um debate que durou séculos, a maioria dos físicos concluiu que a luz era uma onda. (A outra opção, defendida por Newton dentre outros, era que a luz fosse feita de pequenas partículas, chamadas mais tarde de fótons.) Se a luz era uma onda, tinha que se propagar em algum meio material. Afinal, as ondas de água se propagam na água, as ondas de som no ar.

E a luz? Bem, para que possamos ver a luz vinda de estrelas distantes, o meio tem que ser transparente. Também precisa ser muito leve ou sem massa, para não influenciar as orbitas dos planetas e luas. Finalmente, tinha também que ser bem rígido para permitir a propagação de ondas de altíssima velocidade: já se sabia que a luz tem uma velocidade de propagação no espaço vazio de 300.000 quilômetros por segundo.

Que tipo de meio material seria esse? Sem saber, os físicos do século 19 fizeram uma proposta um tanto estranha: imagine que o espaço não é vazio, mas preenchido por uma substância sem massa, transparente e rígida chamada éter. O que era o éter, ninguém sabia. Seu único propósito era permitir a propagação da luz. Não há dúvida de que, com os nossos olhos, esse meio tinha propriedades meio mágicas. Por incrível que pareça, mesmo quando experimentos que tentaram detectar o éter falharam, ninguém desistiu dele. A alternativa, ter a luz se propagando no espaço vazio, por si só, era inconcebível.

Aqui entra o Einstein. Em 1905, com apenas 26 anos, ele propõe sua teoria da relatividade especial, onde destrói as noções de espaço e tempo absolutos, e a necessidade de o éter existir. De acordo com a teoria, um dos maiores sucessos na história do pensamento humano, a ideia do espaço como uma espécie de palco rígido onde as coisas acontecem, e do tempo fluindo, inexorável, como um rio, são apenas ilusões causadas pela nossa visão míope da realidade. A causa dessa miopia? A luz e a sua velocidade de propagação.

O espaço apenas seria um palco rígido e o fluxo do tempo como um rio se a luz viajasse de um ponto A a um ponto B instantaneamente. (Ou seja, se a velocidade da luz fosse infinita.) Nossa miopia é corrigida quando incorporamos a finitude da velocidade da luz no estudo de objetos em movimento, mesmo sendo um valor enorme. (Aliás, é esse valor enorme que faz com que nossa miopia seja tão convincente.) Quando a correção é feita, tudo muda.

Uma pessoa em pé na calçada que mede o comprimento de um ônibus passando à sua frente, obterá um valor diferente de um passageiro que viaja no ônibus. Para o pedestre, o ônibus será mais curto. E ainda, se o ônibus tiver um relógio afixado do lado de fora, nosso pedestre também vai notar que os segundos passam mais devagar nesse relógio em movimento do que no seu cronômetro. Chocada, nossa cientista não terá outra opção se não concluir que objetos em movimento encurtam na direção em que viajam e relógios em movimento marcam o passar do tempo mais lentamente.

Os efeitos, chamados de contração espacial e dilatação temporal, ficam mais dramáticos quando a velocidade do objeto em movimento se aproxima da da luz, algo que não vemos no nosso dia a dia. Os efeitos são minúsculos nas velocidades comuns, por isso não percebemos um ônibus encolhendo ou relógios mais lentos. Mas tudo isso está ocorrendo na nossa frente. 

A essência da realidade nos escapa constantemente.

No mesmo ano, Einstein escreveu um segundo artigo, onde mostrou que nenhum objeto com massa pode viajar na velocidade da luz. A massa do objeto cresce com a velocidade em que se move e atinge um valor infinito na velocidade da luz. Isso está embutido na famosa fórmula E=mc², onde a massa m varia com a velocidade. (c é a velocidade da luz.) Como é impossível mover um objeto com massa infinita, não chegamos lá. Apenas a luz consegue esse feito, ou outra entidade sem massa. (E não conhecemos nenhuma, fora, talvez, os hipotéticos grávitons, as partículas da força da gravidade.) E tudo isso é perfeitamente consistente com a luz se propagando no espaço vazio, sem éter. 

Em 1915, Einstein expandiu sua teoria para incluir movimentos com velocidades variáveis (isto é, com aceleração). Sua teoria da relatividade geral, que muitos consideram um dos maiores feitos do intelecto humano, imprime a plasticidade do espaço e do tempo na essência do universo. Agora, a presença de qualquer objeto material (ou apenas mesmo a energia) pode encurvar o espaço e alterar a passagem do tempo. O espaço e o tempo se tornam literalmente flexíveis. Por exemplo, um raio de luz de uma estrela distante é ligeiramente desviado ao passar perto do sol. (Também é desviado quando passa perto de você, mas o efeito é tão pequeno que é praticamente imensurável.) Em 1919, duas expedições (uma delas para Sobral, no Ceará) foram enviadas para testar a previsão de Einstein. Embora as observações não tivessem uma qualidade muito alta, foram suficientes para comprovar o efeito. Einstein estava certo.

Mais tarde se verificou também a previsão de que a gravidade afeta a passagem do tempo. Um relógio no alto de um prédio bate mais rápido do que um no solo, onde a gravidade é ligeiramente maior. Mas o efeito é muito pequeno: Se você passar sua vida no alto dum prédio de 100 andares, perderá 104 milionésimos de segundo. Em 79 anos, as células do seu cérebro envelhecem 45 bilionésimos de segundo mais do que as no seu pé.

Einstein foi o primeiro a aplicar a plasticidade do espaço e do tempo ao universo como um todo. Em 1919, apresentou um modelo para o universo como sendo estático, esférico e perfeitamente simétrico, com a matéria distribuída igualmente nele todo. Esse primeiro modelo, mesmo que errado, inspirou a nova cosmologia, que levou ao modelo do Big Bang, hoje aceito como a melhor descrição da historia cósmica, que teve uma origem há 13,8 bilhões de anos. Buracos negros, ondas gravitacionais, a possibilidade de viagens no tempo (para o futuro apenas), tudo isso vem da teoria de Einstein. E também, claro, a precisão do seu GPS, que precisa de elementos das duas teorias da relatividade, a especial e a geral 

Por incrível que pareça, as teorias da relatividade são apenas uma fração das contribuições de Einstein. O seu outro playground, sua musa e seu demônio, foi a teoria quântica. Em breve, exploro aqui com vocês a crise de Einstein ao confrontar os mistérios do átomo, e porque foi assombrado pelo fantasma quântico até o fim da sua vida.