guia do novo coronavirus
Imprimir PDF Republicar

Tecnociência

O destino do submarino ultraveloz

O físico George Matsas gosta de ter à mão o que chama de problemas de estimação – são questões da física ainda em aberto, que ele retoma nas horas de folga, para evitar o tédio. Foi dessa maneira que esse professor do Instituto de Física Teórica da Universidade Estadual Paulista (Unesp) resolveu de maneira mais convincente um problema proposto em 1989 pelo físico norte-americano James Supplee. Em um artigo no American Journal of Physics, Supplee lançou a pergunta: o que aconteceria com um submarino capaz de se deslocar, completamente imerso na água, a uma velocidade próxima à da luz? Matsas nunca se sentiu confortável com o desfecho apresentado pelo físico norte-americano.

A busca da resposta passa pelo Princípio de Arquimedes, que relaciona a capacidade de flutuar ou afundar à densidade de um corpo, e pela Teoria da Relatividade, que trata do comportamento dos objetos a velocidades próximas à da luz e assegura: a forma como um observador percebe os corpos em movimento muito rápido depende do fato de ele estar parado ou se movendo em relação aos corpos. Assim, um marujo no convés de um galeão ancorado no porto que visse o submarino passar apostaria seus dobrões de ouro que a embarcação ultra-rápida certamente afundaria.

Mesmo sem entender nada de Relatividade, mas com boas noções sobre o trabalho de Arquimedes, o marujo veria o comprimento do submarino diminuir conforme aumenta sua velocidade. Se o submarino encolhe, torna-se mais denso que a água e afunda. Mas um tripulante dentro do submarino veria diferente. Se o capitão Nemo, personagem de Vinte Mil Léguas Submarinas, de Julio Verne, conseguisse acelerar de tal forma o Nautilus veria as moléculas de água se comprimirem umas contra as outras – e o tamanho do submarino permaneceria inalterado. Como a densidade da água aumentaria, o submarino, menos denso, flutuaria.

Se as possibilidades são excludentes, o que acontece na realidade, uma vez que a própria Relatividade não admite resultados diferentes? No mesmo artigo de 1989, Supplee garantiu: o submarino afunda também do ponto de vista de seus tripulantes, mas porque o fundo do oceano se dobraria para cima. Essa estranha conclusão resulta da incorporação do efeito da gravidade como foi formulada por Isaac Newton à Teoria da Relatividade Especial, que explica como o movimento a velocidades próximas à da luz distorce o espaço.

Insatisfeito, Supplee sugeriu aos físicos que procurassem outras soluções. Matsas recorreu à versão mais geral da Relatividade, uma teoria de gravitação compatível com o comportamento de corpos que se movem ultra-rapidamente. “A tentativa de resolver o problema usando teorias incompatíveis, como a Relatividade Especial e a Teoria de Gravitação de Newton, foi a origem do paradoxo, que sabemos agora não existir”, diz Matsas, cuja resposta saiu em julho na revista Physical Review D. De acordo com a solução de Matsas, a tripulação e o submarino em alta velocidade sofreriam o efeito da gravidade de forma mais intensa que os marinheiros do navio ancorado no porto – em conseqüência, o submarino afundaria. Por resolver o paradoxo de modo mais convincente, o trabalho de Matsas foi comentado no Physical Review Focus, na Nature e na Science.

Republicar