A Máquina do Tempo

Nas primeiras páginas de A Máquina do Tempo, o protagonista descreve suas concepções quadrimensionais de espaço-tempo:

Parece-me claro – disse o Viajante no Tempo – que qualquer objeto real deve se estender em quatro direções: ele deve ter Altura, Largura, Espessura e... Duração. [...] Existem na verdade quatro dimensões, três que constituem os três planos do Espaço, e uma dimensão adicional, o Tempo (WELLS, 2010, p.18).

Com essa passagem podemos abordar o período histórico de transição da chamada Física Clássica para a Física Moderna, além do fato do livro ser lançado em 1895 já com a ideia do tempo como quarta dimensão, 10 anos antes de Einstein publicar seu artigo. Isso deve ao fato de estudos anteriores de Poincaré e Lorentz, que levou Einstein a realizar seus postulados. Quando um conceito está inserido num contexto histórico o aprendizado acaba tornando-se mais fácil do que apenas o conceito isolado.

Na Teoria da Relatividade Especial, não existe espaço e tempo separados, eles agora formam o chamado de espaço-tempo.

Figura 01. O tempo como quarta dimensão

O início dos anos 1900 foi um marco para a Física, pois juntamente com Einstein surge Max Planck com a ideia dos “quanta” – tratando a luz como pacotes de energia, revolucionando os conceitos da Física, entrando em um campo totalmente desconhecido, a Física Quântica.  Isso foi uma motivação para uma nova teoria: A mecânica de Isaac Newton estava bem estabelecida nas suas três leis e, juntamente com a eletrodinâmica e a termodinâmica, a física parecia completa. Entretanto, existiam problemas que tal mecânica não conseguia explicar. Surge então a necessidade de ver a mecânica de uma nova forma, e Albert Einstein cria a Teoria da Relatividade Especial (ou restrita) em 1905, propondo assim novos conceitos sobre espaço e tempo, sendo este último tratado agora como uma nova dimensão.

Uma famosa inconsistência da mecânica clássica (newtoniana) mostrou-se no eletromagnetismo, pois as equações não eram invariantes, mediante às transformações de Galileu:

Figura 02. Transformações de Galileu

O referencial em azul se move com velocidade v, na direção-x, em relação ao referencial em preto. A transformação de Galileu nos mostra que o tempo transcorrido de um evento arbitrário é o mesmo para qualquer referencial, isto é, na mecânica newtoniana todos os observadores são simultâneos. Voltando ao problema clássico, como as leis físicas devem valer em qualquer referencial inercial, tal como o eletromagnetismo, uma alternativa usada para explicar essa inconsistência foi o fato de que as ondas eletromagnéticas (a luz, por exemplo) propagavam-se num referencial privilegiado, um meio que preenchia todo universo denominado éter.

Um meio material que se move com velocidade v em relação ao éter seria capaz de arrastar o mesmo. Assim, o problema do eletromagnetismo estaria resolvido, pois não depende mais de referencial, já que se propaga em um privilegiado. Porém, em 1887, os físicos A. A. Michelson e E. W. Morley questionaram a existência do éter, realizando um experimento que ficou conhecido como a Experiência de Michelson – Morley, tratava-se de medir a velocidade da terra em relação ao éter. No experimento, temos uma fonte que emite um feixe de luz concentrado, no qual é dividido em dois, no divisor de feixe. Eles seguem direções perpendiculares, onde são refletidos por espelhos, chegando ao detector. Se existisse o éter, haveria uma diferença no tempo de percurso dos feixes. Porem, observou-se que não houve essa diferença. A partir disso desprezou-se a ideia da existência do éter.