6 razões para ser grato por Einstein

No Dia de Ação de Graças em 1915, um físico de 36 anos chamado Albert Einstein submeteu um artigo aos Anais da Academia Prussiana de Ciências em Berlim. Esse artigo – intitulado “Die Feldgleichungen der Gravitation” ou “The Field Equations of Gravity” – foi um blockbuster científico, revelando as equações que governam o universo.

Einstein estava na Alemanha na época, então o feriado de Ação de Graças dos Estados Unidos pode não ter sido o principal. (Além disso, ele provavelmente estava um pouco distraído com a revolução da física e da astronomia modernas.) No entanto, mesmo que Einstein não estivesse pensando no Dia de Ação de Graças naquele fatídico dia de novembro, foi um dos muitos momentos de sua vida que inspiraria a gratidão de pessoas ao redor do mundo, mesmo um século depois.

Físicos e astrônomos são compreensivelmente gratos pelo trabalho de Einstein, assim como muitos outros cientistas cujas carreiras dependem de suas equações revolucionárias. Mas Einstein não é apenas um herói esotérico para acadêmicos – ele é um dos cientistas mais famosos de todos os tempos, servindo como um ícone global e sinônimo da própria engenhosidade.

A hipérbole é comum ao descrever o impacto de figuras históricas, mas, no caso de Einstein, os superlativos geralmente são adequados. Ele realmente foi um gênio raro que transformou nossa compreensão de espaço, tempo e gravidade, e suas descobertas realmente possibilitaram uma ampla gama de tecnologia moderna. Ele também deixou um rico legado cultural, provando a força dos devaneios e do pensamento independente, entre outras coisas.

Portanto, no espírito de agradecimento sazonal – ou apenas porque a gratidão é boa para você em qualquer época do ano – aqui estão alguns motivos breves para apreciar Einstein:

Navegação por satélite

Esse artigo de 1915 delineou a teoria geral da relatividade de Einstein – “uma das maiores conquistas da física do século 20”, escreve o astrofísico Pedro Ferreria da Universidade de Oxford, porque revelou que a gravidade é uma curvatura do espaço-tempo causada pela matéria. Isso se baseia na teoria da relatividade especial de Einstein, e os dois coletivamente formam uma explicação abrangente de como o universo funciona.

A relatividade de Einstein não é apenas fascinante, mas teve importantes implicações para os cientistas, como astrônomos que planejam missões espaciais, medem a massa das estrelas ou estudam ondas gravitacionais . E embora possa parecer bastante abstrato e misterioso para o resto de nós, a relatividade afeta a vida diária mais do que tendemos a perceber.

É um grande negócio para sistemas de navegação por satélite, por exemplo, como o US Global Positioning System (GPS). Isso porque o GPS e unidades semelhantes identificam sua localização na Terra ao se comunicarem com uma série de satélites, que se movem na órbita média da Terra a aproximadamente 14.000 km / h (8.700 mph). Como isso é mais rápido do que nossa velocidade no solo, a relatividade especial nos diz que esses satélites passarão por uma passagem de tempo mais lenta do que nós. Conhecido como dilatação do tempo, isso deve fazer com que os relógios dos satélites fiquem atrás dos relógios terrestres em cerca de 7 microssegundos por dia.

Por outro lado, a relatividade geral prevê que o tempo parecerá desacelerar perto de objetos massivos como a Terra, devido ao aumento da curvatura do espaço-tempo. E como os satélites GPS estão localizados a cerca de 20.000 quilômetros (12.000 milhas) acima da superfície do planeta – onde o espaço-tempo é menos curvo – isso efetivamente acelera seus relógios. Como explica o astrônomo Richard Pogge da Ohio State University , a combinação desses dois efeitos relativísticos significa que um relógio atômico em um satélite GPS deve ultrapassar um relógio idêntico na Terra em cerca de 38 microssegundos por dia.

Isso pode não parecer muito, mas se os sistemas de navegação por satélite não levassem em conta esse efeito, os erros de posicionamento global se acumulariam a uma taxa de cerca de 10 km (6,2 milhas) por dia. Felizmente, as teorias da relatividade de Einstein previram esse problema potencial, então nossos sistemas satnav são projetados para compensar isso.

Moléculas e investimento em ações

1905 foi um grande ano para Einstein, que concluiu seu doutorado. tese, publicou sua teoria da relatividade especial e descreveu como a luz existe em pacotes de energia, uma ideia que acabou lhe rendendo um Prêmio Nobel. Ele também realizou feitos menos famosos, como sua explicação para um fenômeno chamado “movimento browniano”.

Descrito em 1820 pelo botânico Robert Brown, o movimento browniano é o movimento instável de minúsculas partículas observáveis ​​suspensas em um fluido. Esse efeito há muito desafiava qualquer explicação, mas em 1905 Einstein usou as estatísticas para fornecer uma resposta. Moléculas em um líquido deveriam sofrer pequenas flutuações, argumentou ele, nas quais moléculas aleatórias ocasionalmente se desviam de seu comportamento médio. Um agrupamento de moléculas em um líquido se moveria brevemente juntas na mesma direção, fazendo com que uma partícula maior e observável no líquido se movesse ligeiramente com elas. Outro grupo de moléculas então empurraria em uma direção diferente, resultando em um zigue-zague.

Einstein chegou a calcular a distância horizontal média que uma partícula se moveria dentro de um líquido em um determinado período de tempo. Além de explicar o movimento browniano, isso oferecia um plano para finalmente verificar a existência de moléculas. E foi isso que o cientista francês Jean Perrin fez em 1908, com base na estimativa de Einstein em pesquisas que mais tarde deram a Perrin o Prêmio Nobel. Mas, além de lançar luz sobre as moléculas, o trabalho de Einstein também ajudou a estabelecer o papel da probabilidade na física – “um momento decisivo na filosofia da ciência”, de acordo com o físico Cormac O’Raifeartaigh.

“Hoje, a noção de Einstein de flutuações estatísticas encontrou aplicação em todas as ciências”, escreve O’Raifeartaigh , professor do Instituto de Tecnologia de Waterford na Irlanda. “Do estudo das membranas celulares à nossa visão da evolução, da análise dos sistemas climáticos ao estudo do mercado de ações, ele sustenta nossa compreensão de todos os sistemas complexos.”

Celulares e células solares

Quando Einstein ganhou o Prêmio Nobel de Física, o prêmio tinha o objetivo de homenagear “seus serviços à física teórica e, especialmente, por sua descoberta da lei do efeito fotoelétrico”. Isso se refere a um fenômeno em que a luz, ao brilhar com energia suficiente sobre certos materiais, desencadeia a emissão de elétrons. Os cientistas já sabiam do efeito fotoelétrico há anos, mas, como escreve a astrofísica Sabrina Stierwalt , isso não poderia ser explicado sob o conceito tradicional de luz como onda.

Isso poderia ser explicado, entretanto, pensando na luz como um fluxo de partículas, ou “quanta”. Foi o que Einstein fez em 1905, mostrando que esses quanta de luz – agora chamados de fótons – podiam transferir energia suficiente para uma superfície metálica para produzir o efeito fotoelétrico até então inexplicado. Este princípio é fundamental para células solares, mas também é importante para uma gama extremamente ampla de eletrônicos modernos.

Como a NBC News observou em 2005 para o 100º aniversário desse marco, “a identificação de fótons por Einstein fundamentou o desenvolvimento de muitas das invenções eletrônicas avançadas do século 20. Foi a afirmação do efeito quântico, sem o qual não teríamos telefones ou detectores de fumaça ou alarmes contra roubo ou as portas que se abrem automaticamente no supermercado ou no elevador. “

Lasers

Em um artigo de 1917, Einstein abriu o caminho para os lasers ao introduzir a possibilidade de um processo chamado emissão estimulada. “Uma luz esplêndida surgiu em mim sobre a absorção e emissão de radiação”, escreveu ele em uma carta a um amigo meses antes.

Quando um átomo está em um estado “excitado”, o que significa que tem uma energia mais alta do que seu estado fundamental, ele pode cair espontaneamente para um nível de energia inferior, liberando fótons em um processo conhecido como emissão espontânea. Como Einstein argumentou, esse processo também pode ser estimulado por fótons que chegam, o que faz com que os fótons emitidos viajem na mesma direção da luz que chega (em vez de aleatoriamente), amplificando efetivamente a radiação que chega para criar um feixe estreito e focado de luz coerente .

Décadas depois, o processo de emissão estimulada de Einstein permitiu que outros cientistas desenvolvessem o primeiro laser (um nome que se originou como uma sigla para “Amplificação de luz por emissão estimulada de radiação”). Einstein pode não ter inventado o laser, mas forneceu uma base crucial para a tecnologia que agora é usada de várias maneiras, desde ciência, medicina e telecomunicações até produtos eletrônicos de consumo.

Devaneios e perturbação

O segredo por trás de muitas das descobertas científicas de Einstein era seu talento incrível para sonhar acordado. Isso o deixou em apuros na escola quando criança, embora mais tarde ele se matriculasse em uma escola de uma vila suíça que incentivava a imaginação visual dos alunos. Foi aí que ele tentou se imaginar viajando rápido o suficiente para alcançar um feixe de luz, um devaneio que o levou a desenvolver sua teoria da relatividade especial transformadora. Sua teoria geral da relatividade, que surgiu uma década depois, também surgiu da semente de um devaneio sobre uma pessoa em queda livre.

Ele chamou isso de “o pensamento mais feliz da minha vida”, observa o biógrafo Walter Isaacson. “Einstein saboreou o que chamou de Gedankenexperimente, ideias que ele girava em sua cabeça em vez de em um laboratório”, escreveu Isaacson em 2015. “Como esses experimentos mentais nos lembram, a criatividade é baseada na imaginação. Se esperamos inspirar as crianças a amar ciência, precisamos fazer mais do que treiná-los em matemática e fórmulas memorizadas. Devemos estimular os olhos de suas mentes também. Até mesmo deixá-los sonhar acordados. “

Desde então, a pesquisa validou a abordagem de Einstein, mostrando que sonhar acordado pode oferecer uma série de benefícios , como melhorar o desempenho mental em tarefas complexas, estimular a criatividade, estimular epifanias, reduzir o estresse e fortalecer a memória. Esse é um grande motivo pelo qual ele se tornou um modelo de papel tão saliente não apenas para aspirantes a físicos, mas para quase qualquer pessoa que pode apreciar o poder de uma ideia. Einstein provou que a sabedoria convencional nem sempre é tão sábia quanto parece e que sonhar acordado não é necessariamente um vôo indulgente da imaginação.

Como o próprio Einstein disse uma vez: “A imaginação é mais importante do que o conhecimento.”

Caprichoso

Einstein viveu em uma época crucial para a ciência e, além de suas muitas descobertas, ele ajudou as pessoas a reimaginarem como um “gênio” se parece e age. Ele era um novo tipo de cientista celebridade, e seu estilo irreverente e aversão ao conformismo passaram a ser simbolizados por seu famoso cabelo selvagem, como escreveu o filósofo Steven Gimbel em 2015.

“Por um lado, Einstein é o próprio ícone do gênio, alguém cuja inteligência inata o tornava radicalmente diferente das massas. Mas, ao permitir que seu cabelo se tornasse o espetáculo que foi, ele se tornou um símbolo que dizia que pessoas especiais podem vir de em qualquer lugar, pode se parecer com qualquer pessoa “, escreveu Gimbel. “Einstein, com seu cabelo rebelde, sinalizou que o avanço humano não vem da conformidade que as autoridades exigem, mas da diferença.”

Einstein não apenas ajudou a restaurar a fé pública no poder da razão e do intelecto, mas também mostrou que cientistas brilhantes não precisam ser enfadonhos , seja em termos de estilo ou substância. “É importante para o bem comum promover a individualidade: pois apenas o indivíduo pode produzir as novas idéias de que a comunidade precisa para seu aprimoramento e requisitos contínuos”, disse Einstein em um jantar em 1952.

Claro, a maior parte do legado de Einstein vem de seus avanços na física, que possibilitaram ou aprimoraram uma ampla gama de tecnologias modernas. Há mais motivos para agradecer a Einstein do que os listados aqui, mas um de seus maiores presentes para a sociedade é a maneira como ele nos inspirou a abraçar a curiosidade e o temor.

“A coisa mais bela que podemos experimentar é o misterioso”, escreveu Einstein em “The World As I See It” em 1949. “É a emoção fundamental que está no berço da verdadeira arte e da verdadeira ciência. Aquele que não a conhece e não posso mais imaginar, não sentir mais espanto, está praticamente morto, uma vela apagada. “

Adaptado de treehugger.com/