A relatividade geral de Einstein explica a gravidade como o resultado da curvatura do espaço-tempo devido à massa, contrastando com a dupla capacidade do magnetismo de atrair e repelir. Esta teoria introduz o conceito de poços gravitacionais, central para a compreensão da atração gravitacional. Crédito: SciTechDaily.com
Por que a gravidade nos puxa para baixo e não para cima?
A gravidade é a razão pela qual coisas com massa ou energia são atraídas umas pelas outras. É por isso que as maçãs caem em direção ao solo e os planetas orbitam estrelas.
Os ímãs atraem alguns tipos de metais, mas também podem afastar outros ímãs. Então, como é que você sente apenas a força da gravidade?
Em 1915, Albert Einstein descobriu a resposta quando publicou sua teoria da relatividade geral. A razão pela qual a gravidade puxa você em direção ao solo é que todos os objetos com massa, como a nossa Terra, na verdade dobram e curvam a estrutura do universo, chamada espaço-tempo. Essa curvatura é o que você sente como gravidade.
O que é espaço-tempo?
Antes de entrar no complicado mundo da gravidade, você precisa entender o espaço-tempo.
O espaço-tempo é exatamente o que parece: as três dimensões do espaço – comprimento, largura e altura – combinadas com a quarta dimensão – o tempo. Usando uma matemática muito brilhante, Einstein foi a primeira pessoa a perceber que as leis da física funcionam num universo onde espaço e tempo se fundem.
O que isto significa é que o espaço e o tempo estão ligados – se você se move muito rápido através do espaço, o tempo fica mais lento para você em comparação com alguém que está se movendo lentamente. É por isso que os astronautas – que se movem muito rapidamente no espaço – envelhecer um pouco mais lentamente do que as pessoas na Terra.
A Terra curva o espaço-tempo para que você caia em direção à Terra, em vez de se afastar dela. Crédito: Tokamac/Wikimedia Commons, CC BY-SA
A matéria faz poços gravitacionais, não colinas gravitacionais
Lembre-se, a gravidade é a ideia de que os objetos no universo são atraídos uns pelos outros porque o espaço-tempo é curvado e curvado. Quando Einstein apresentou a relatividade geral, ele mostrou que todas as coisas no universo podem curvar o espaço-tempo – em termos físicos, essas coisas são massa e energia.
Como o seu cérebro geralmente pensa no mundo em três dimensões, é realmente difícil pensar nas quatro dimensões do espaço-tempo como uma ideia única. Então, para facilitar a visualização, imagine a superfície de um trampolim. Se não houver nada nele, é plano. Mas se você ficar no trampolim, ele se estende ao redor dos seus pés e cria um vale com você no centro. Se houver uma bola no trampolim, ela rolará em direção aos seus pés.
A gravidade funciona de forma semelhante à forma como os objetos rolam em direção aos seus pés se você estiver em um trampolim.
Este é um exemplo bidimensional de como funciona o espaço-tempo. Sua massa esticou o trampolim, criando o que é chamado de poço gravitacional para onde a bola rola. Isto é muito semelhante à forma como a gravidade de um objeto pesado – como a Terra – puxa coisas como você e eu em sua direção.
Para tornar as coisas ainda mais estranhas, já que o espaço e o tempo estão conectados, o tempo também é esticado por objetos pesados!
No filme ‘Interestelar’, os personagens vão para um planeta próximo a um buraco negroe enquanto estão lá, envelhecem mais lentamente do que todos os outros.
Quanto mais pesado você for, mais íngremes serão as laterais do trampolim. É por isso que coisas realmente massivas no universo – como o Sol ou os buracos negros – têm gravidade mais forte do que a da Terra.
Então, por que a gravidade te puxa para baixo e não te afasta?
Imagine que alguém entrou embaixo do trampolim e empurrou para cima. A bola iria rolar! Esta seria uma colina gravitacional, não um poço gravitacional. Pelo que os cientistas sabem, a matéria – ou outras coisas – sempre cria poços gravitacionais e não colinas gravitacionais. Os cientistas podem imaginar coisas feitas de matéria ou energia exótica que fariam com que a gravidade o empurrasse para o espaço, mas até agora ninguém encontrou nada que pudesse fazer com que a gravidade o empurrasse para longe da Terra.
Escrito por Mario Borunda, Professor Associado de Física, Oklahoma State University.
Adaptado de artigo publicado originalmente em A conversa.
