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Um artigo publicado este mês na revista Communications Physics evidencia um fenômeno curioso previsto por Albert Einstein há mais de um século. Pela primeira vez, cientistas conseguiram simular e registrar visualmente como um objeto pareceria se estivesse viajando quase na velocidade da luz. O experimento foi feito por pesquisadores da Universidade de Tecnologia de Viena (TU Wien) e da Universidade de Viena, na Áustria.
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A Teoria da Relatividade Especial, proposta por Einstein em 1905, descreve como tempo e espaço se comportam quando um objeto se move muito rápido. Um dos efeitos mais conhecidos é a dilatação do tempo: para quem está dentro de um foguete quase na velocidade da luz, o tempo passa mais devagar do que para quem está parado. Isso já foi comprovado e até influencia o funcionamento dos satélites de GPS.
Outro efeito previsto por essa teoria é a contração do comprimento. Para um observador externo, um objeto em alta velocidade parece encolher na direção em que se move. Isso não significa que ele de fato diminui de tamanho, mas que o espaço e o tempo são percebidos de forma diferente por quem está em movimento e por quem está parado.
Em 1959, os físicos James Terrell e Roger Penrose mostraram que essa contração do comprimento também causaria um efeito visual estranho. Um objeto muito rápido pareceria estar torcido, como se tivesse sido girado no espaço. Esse fenômeno, que ficou conhecido como efeito Terrell-Penrose, nunca tinha sido observado diretamente, apenas simulado em gráficos ou animações.
A dificuldade é que seria necessário acelerar um objeto como um cubo ou uma esfera a velocidades quase impossíveis, próximas à da luz, que é de 300 mil km por segundo. Como isso está além da nossa tecnologia atual, os cientistas austríacos usaram um truque para “enganar” as leis da física dentro do laboratório.
Cientistas simulam a velocidade da luz em laboratório
Os estudantes de física Dominik Hornoff e Victoria Helm, da TU Wien, desenvolveram um experimento no qual a velocidade da luz foi simulada como sendo de apenas dois metros por segundo. Isso foi feito para que os efeitos da relatividade, que só aparecem em velocidades altíssimas, pudessem ser observados em câmera lenta. Assim, o comportamento da luz poderia ser registrado com precisão.
Para isso, eles moveram um cubo e uma esfera pelo laboratório e usaram flashes de laser e câmeras de alta velocidade para capturar a luz refletida pelos objetos. A câmera tirava fotos com exposições de apenas um trilionésimo de segundo – tempo suficiente para registrar detalhes minúsculos. A cada imagem, os objetos eram reposicionados para simular movimento rápido.
O cubo foi ajustado como se estivesse viajando a 80% da velocidade da luz. Para isso, ele foi transformado em um paralelepípedo mais achatado. A esfera foi modificada para simular uma velocidade ainda maior: 99,9% da velocidade da luz. Ela virou um disco achatado, respeitando os cálculos previstos pela relatividade.
O truque estava em combinar todas as imagens de forma a recriar exatamente como os fótons (as partículas da luz) sairiam de diferentes pontos dos objetos em tempos distintos. Como a luz demora mais para sair da parte de trás do cubo do que da frente, e o objeto está em movimento, a imagem final parece “torta”, como se o cubo tivesse sido girado.
Em um comunicado, o físico Peter Schattschneider, membro da equipe de pesquisa, diz que esse efeito visual é uma consequência direta das leis da relatividade. “É como se o canto de trás do cubo aparecesse na frente, e vice-versa. Isso dá a impressão de que o objeto foi rotacionado, embora ele não tenha girado de verdade”.
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Criatividade na ciência comprova teoria de Einstein
As imagens captadas foram transformadas em pequenos vídeos que mostram esse efeito em ação. O cubo realmente parece torcido em movimento. Já a esfera, embora continue parecendo redonda, tem seu “polo norte” em um lugar diferente, o que também confirma os cálculos teóricos.
Esse experimento não só comprova um detalhe da teoria da relatividade que até então era apenas previsto, como também mostra como a ciência pode encontrar soluções criativas para estudar fenômenos extremos. Ao simular uma luz superlenta, os pesquisadores tornaram visível algo que acontece em escalas normalmente inacessíveis à nossa percepção.
O efeito Terrell-Penrose é um exemplo de como a natureza se comporta de forma estranha quando empurrada aos limites da velocidade. O que parece absurdo para o nosso cotidiano – como o tempo andar mais devagar ou objetos parecerem torcidos – é, na verdade, parte do funcionamento real do Universo.
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