O legado de Albert Einstein

A imaginação é mais importante que o conhecimento. O conhecimento é limitado; a imaginação abarca o mundo.

— Albert Einstein, entrevista ao Saturday Evening Post (1929)

Einstein é o único cientista cujo rosto todo mundo reconhece. Mas o legado dele não está nos cartazes: está em aparelhos que usamos sem pensar e em perguntas que os físicos ainda tentam responder. Várias das suas previsões só foram confirmadas décadas depois da sua morte.

O laser

Em 1917, estudando como a matéria absorve e emite luz, Einstein percebeu que, além de absorver e emitir fótons espontaneamente, um átomo excitado pode ser estimulado por um fóton a emitir outro, idêntico, na mesma direção. Era uma observação teórica. Quarenta anos depois, ela virou o laser, sigla inglesa para “amplificação da luz por emissão estimulada de radiação”. Leitores de código de barras, fibras ópticas, cirurgias de olhos e apontadores de aula são aplicações da emissão estimulada.

Um novo estado da matéria

Em 1924, o físico indiano Satyendra Nath Bose mandou a Einstein um artigo com uma nova maneira de contar fótons. Einstein o traduziu para o alemão, publicou-o e estendeu a ideia a átomos. Previu que, muito perto do zero absoluto, um gás de certos átomos se condensaria num único estado, como se todos os átomos virassem um só. O condensado de Bose-Einstein foi produzido em laboratório em 1995, e os autores ganharam o Nobel de 2001.

O universo e o maior erro

Em 1917, Einstein aplicou a relatividade geral ao universo inteiro. As equações diziam que o universo não podia ficar parado: tinha de se expandir ou se contrair. Como todo mundo acreditava num universo estático, Einstein acrescentou às equações um termo, a constante cosmológica $\Lambda$, só para mantê-lo parado. Em 1929, Edwin Hubble mostrou que as galáxias se afastam umas das outras: o universo se expande. Segundo o físico George Gamow, Einstein disse que a constante tinha sido “o maior erro” da sua vida.

A história tem uma reviravolta. Em 1998, descobriu-se que a expansão do universo está acelerando, e a explicação mais simples é justamente uma constante cosmológica. O “erro” voltou às equações.

Ondas no espaço-tempo

Em 1916, Einstein previu que massas aceleradas produziriam ondas gravitacionais, ondulações do próprio espaço-tempo viajando à velocidade da luz, mas achou que seriam fracas demais para serem medidas. Em 14 de setembro de 2015, quase cem anos depois, os detectores do LIGO, nos Estados Unidos, registraram uma: vinha da fusão de dois buracos negros a 1,3 bilhão de anos-luz. A onda esticou e encolheu os braços de 4 km dos detectores em menos de um milésimo do tamanho de um próton.

Buracos negros

As equações de Einstein admitem regiões onde o espaço-tempo se curva tanto que nem a luz escapa. O próprio Einstein duvidava que a natureza as produzisse. Hoje se sabe que há um buraco negro de 4 milhões de massas solares no centro da nossa galáxia, e em 2019 o Telescópio do Horizonte de Eventos divulgou a primeira imagem da sombra de um deles, na galáxia M87.

Einstein e o Brasil

A visita de 1925 deixou marcas. Einstein foi recebido pela Academia Brasileira de Ciências e pelo cientista Henrique Morize, diretor do Observatório Nacional, que tinha participado do eclipse de Sobral. Os jornais publicaram caricaturas e crônicas; um deles, brincando com a palavra relatividade, publicou uma charge chamada “Irrelatividade”. Em Sobral existe hoje o Museu do Eclipse, construído no lugar onde os telescópios foram montados, e o centenário de 2019 foi comemorado com uma semana de eventos científicos na cidade.

O que ficou

• Física quântica. Os fótons, o efeito fotoelétrico, a emissão estimulada e a estatística de Bose-Einstein.
• Átomos. O movimento browniano deu a primeira medida direta do número de Avogadro e encerrou a discussão sobre a existência dos átomos.
• Espaço e tempo. A relatividade especial uniu espaço e tempo, e mostrou que massa é energia.
• Gravitação. A relatividade geral transformou a gravidade em geometria e criou a cosmologia moderna.
• Tecnologia. GPS, lasers, células fotoelétricas, energia nuclear e exames de PET.

Para lembrar

• Albert Einstein viveu de 1879 a 1955. Em 1905, trabalhando num escritório de patentes, publicou quatro artigos que mudaram a física.
• A luz troca energia em pacotes de energia $hf$; a energia máxima dos fotoelétrons é $hf-\phi$.
• No movimento browniano, a distância típica cresce como a raiz do tempo: $\langle x^2\rangle=2Dt$.
• Um relógio que se move com velocidade $v$ anda mais devagar pelo fator $\gamma=1/\sqrt{1-v^2/c^2}$, como mostra o teorema de Pitágoras no relógio de luz.
• Massa é energia: $E=mc^2$. Um grama equivale a $9\times10^{13}$ J.
• A gravidade é a curvatura do espaço-tempo. A luz que passa raspando no Sol se desvia de $1{,}75''$, como confirmaram as fotos de Sobral em 1919.

Fontes: Walter Isaacson, Einstein: sua vida, seu universo (Companhia das Letras, 2007) · Abraham Pais, Sutil é o Senhor: a ciência e a vida de Albert Einstein (Nova Fronteira, 1995) · LIGO, primeira detecção de ondas gravitacionais.

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