domingo, 14 de março de 2010

General relativity


Quem olha para o Sol geralmente não se preocupa com saber como ele funciona. Ele funciona, oras bolas! Do mesmo modo, a maioria das pessoas simplesmente aceita o fato de que as coisas caem no chão. Na verdade, durante muito tempo se aceitou a idéia de que as coisas caíam no chão por o chão ser o lugar natural delas...

O entendimento do universo pela humanidade avançou um pouco além disso: hoje sabemos que a massa da Terra, através de algo chamado gravidade, distorce o espaço, de modo que o caminho mais fácil para a maioria dos corpos ao redor da Terra seja dirigido para o centro da Terra. A gravidade é isso: ação da matéria sobre o espaço.

A gravidade está presente no Sol também. É por conta dela que um número absurdamente enorme de átomos de hidrogênio se uniu numa esfera gigantesca, tão apertadinhos que, no centro da esfera, a pressão é capaz de fundir dois deles num outro átomo diferente, o hélio, com um bocado de calor sendo produzido nesse processo. O Sol é um esmagador de átomos de hidrogênio, e como subprodutos dessa atividade surgem átomos de hélio e energia...

Como será a gravidade dentro da Terra ou dentro do Sol? Fora, é mais ou menos fácil de saber: basta acompanhar a trajetória dos corpos que são atraídos pelo Terra ou pelo Sol. Mas e lá dentro? Há uma teoria que, ao menos em tese, como primeira aproximação, permitiria imaginar como a gravidade se comporta dentro dos corpos: é a relatividade geral. No entanto...

As equações da relatividade geral para o interior de corpos esféricos são bastante complicadas. Desde 1916 se sabe resolver bem a gravidade fora desses corpos, mas, passados quase cem anos, a quantidade de modelos matemáticos que poderia representar, na relatividade geral, corpos como o Sol ou outras estrelas é pequena, menos de uma dúzia.

Esse é um campo de estudo quase abandonado hoje, o da obtenção de soluções exatas da relatividade geral.  Em geral, é difícil obter soluções exatas interessantes. É muitíssimo mais fácil ter uma idéia mais ou menos vaga sobre o assunto, e transformar essa idéia num gráfico feito por métodos computacionais a partir das equações da relatividade geral. É o que se chama de solução numérica do problema, e é uma abordagem bastante válida, mas incompleta: no fim, o que se fica sabendo é mais ou menos como as coisas funcionam - o ideal seria ter modelos mais completos.

Hoje, na era dos computadores (não é ruim que essa seja a era dos computadores, não: eu estou escrevendo esse texto online, num deles...), parece um absurdo alguém se preocupar com cálculos matemáticos. É muito mais rápido e fácil - e menos frustrante - pedir que um computador faça o trabalho; afinal, eles foram feitos para isso. No entanto, eu acho divertido procurar soluções matemáticas para problemas físicos: é como buscar saber qual tipo de peça se encaixa num buraco que não se vê direito - será um quadrado, um círculo, ou outra coisa?

Brincadeira de criança, sim. Ou talvez um jogo de palavras cruzadas ou um sudoku mais sofisticado. Tanto faz: para mim, o importante é brincar. Eu, por exemplo, brinco de ser um soldado da tropa do "general" relatividade...

(imagem: o Sol, visto pela câmera de raios X do satélite Yohkoh)

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