Introdução à relatividade geral
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Uma introdução à relatividade geral é importante para separar o mais claramente possível os vários ingredientes que juntos dão forma a essa teoria que é frequentemente usada como um protótipo para outras construções mais intrincadas para descrever forças entre partículas elementares ou outros ramos da física fundamental.[1]
A relatividade geral, um belo esquema para descrever o campo gravitacional e as equações a que ele obedece, é uma teoria da gravitação desenvolvida por Albert Einstein entre 1907 e 1915.[2] Nesses dez anos que passou pensando nisso, o físico alemão se preocupou em resolver o problema que encontrou na teoria de Newton. O matemático inglês dizia que a gravidade era uma força causada pela massa dos objetos e fazia com que eles fossem atraídos um em direção ao outro. O objeto com mais massa atrai mais intensamente. Newton acreditava que, independente da distância entre os corpos, a gravidade era uma força de ação imediata. A teoria da gravidade de Einstein foi resultado dessa objeção a Newton, pois segundo seus cálculos, a luz era a coisa mais rápida do Universo. Nenhum corpo com massa alcançava uma velocidade superior à da luz. Nem a gravidade.[3]
Experimentos e observações mostram que a descrição de gravitação de Einstein é responsável por vários efeitos que não são explicados pela lei de Newton, como anomalias mínimas nas órbitas de Mercúrio e outros planetas. A relatividade geral também prevê novos efeitos da gravidade, como ondas gravitacionais, lentes gravitacionais e um efeito da gravidade no tempo conhecido como dilatação do tempo gravitacional. Muitas dessas previsões foram confirmadas por experimento ou observação, como por exemplo, as ondas gravitacionais.[4]
A relatividade geral se tornou uma ferramenta essencial na astrofísica moderna. Ela fornece a base para a compreensão atual dos buracos negros, regiões do espaço onde o efeito gravitacional é forte o suficiente para que nem mesmo a luz escape. Acredita-se que sua forte gravidade seja responsável pela intensa radiação emitida por certos tipos de objetos astronômicos (como núcleos galácticos ativos ou microquasares).[5] A relatividade geral também faz parte da estrutura do modelo cosmológico padrão do Big Bang.[6]