Albert Einstein: biografia e resumo de suas contribuições para a ciência - Médico - 2023

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E = M · C². É a equação mais importante da história. Pelo menos o mais famoso. Encontramos em camisetas, canecas, mochilas, adesivos, etc. Mas sabemos de onde vem e quais foram suas implicações no mundo da física e da ciência em geral?

Esta fórmula simples e elegante vem da pesquisa de Albert Einstein, uma das figuras mais reconhecidas da história da ciência. Com seu trabalho, ele mudou totalmente nossa concepção da física e dos fenômenos que ocorrem tanto no plano astronômico, quanto no atômico e subatômico.

Infelizmente, relacionado ao desenvolvimento da bomba atômica, visto que usaram suas teorias para propósitos de armas, Albert Einstein fez inúmeras contribuições para o mundo da física. Até hoje, sua visão continua a ser uma peça chave na compreensão do Universo. Do maior ao menor.

Neste artigo faremos uma revisão da sua vida e mostraremos quais foram as contribuições mais importantes para o mundo da física, vendo o que contribuíram (e continuam a contribuir) para a nossa forma de compreender o que nos rodeia.

Biografia de Albert Einstein (1879 - 1955)

Até se tornou um ícone da cultura popular, Albert Einstein foi um físico alemão que dedicou sua vida ao estudo das leis que regem o comportamento do Universo.

Suas obras foram fundamentais para lançar as bases da física moderna, da relatividade, do quantum e também para entender melhor tudo relacionado à cosmologia.

Primeiros anos

Albert Einstein nasceu em 14 de março de 1879 em Ulm, uma cidade do então Império Alemão, no seio de uma família judia. Mostrou grande curiosidade pela ciência desde criança e, embora tenha sido um devoto religioso na infância, aos poucos foi se afastando dela ao perceber que o que aprendeu nos livros de ciência contradizia o que ela defendia.

Ao contrário da crença popular, Einstein já provou ser um gênio da física e da matemática desde muito jovem, apresentando um nível muito superior ao de pessoas de sua idade.

Em 1896, ele ingressou na Escola Politécnica Federal de Zurique, onde se formou quatro anos depois e obteve um diploma de professor de física e matemática.

Vida profissional

Após um período de dois anos como professor, Einstein começou a trabalhar no Escritório de Patentes da Suíça. Entretanto, trabalhou na tese de doutoramento que apresentaria em 1905. Foi a partir desse momento que se dedicou a escrever artigos, que começaram a despertar o interesse da comunidade científica.

O terceiro desses artigos foi onde a teoria da relatividade foi exposta. no qual ele trabalhou por vários anos. Com base nessa teoria, Einstein foi capaz de compreender a natureza de muitos processos na natureza, desde os movimentos dos planetas até a razão da existência da gravidade.

Seu reconhecimento mundial veio em 1919, quando essas teorias chegaram aos ouvidos dos membros de diferentes sociedades científicas. Tudo isso culminou em 1921, ano em que ganhou o Prêmio Nobel de Física por seu trabalho sobre o efeito fotoelétrico, que formou a base da mecânica quântica.

Em 1933, com a ascensão de Hitler e levando em consideração suas raízes judaicas, Einstein foi para o exílio nos Estados Unidos. Uma vez lá, ele ingressou no Instituto de Estudos Avançados de Princeton, onde continuou suas pesquisas.

Em 1939, Einstein avisou Franklin D. Roosevelt, o então presidente dos Estados Unidos, que os alemães poderiam estar trabalhando na criação de uma bomba nuclear. Isso levou o governo dos Estados Unidos a iniciar o "Projeto Manhattan", no qual as informações e estudos de Einstein foram usados para obter a bomba atômica.

Einstein lamentou que seus estudos tenham sido usados para obter tal arma, embora tenha declarado que estava aliviado por os nazistas não terem feito isso primeiro.

Mais tarde, Einstein continuou trabalhando em seus estudos de mecânica quântica e outros nos quais tentou encontrar teorias que explicassem a natureza do Universo.

Ele morreu em 18 de abril de 1955, aos 76 anos, devido a um derrame interno causado por um aneurisma na aorta abdominal.

As 9 principais contribuições de Albert Einstein para a ciência

Albert Einstein deixou um legado que até hoje continua sendo a base da física. Sem suas contribuições, todo o progresso que continua sendo feito diariamente seria impossível.

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Graças a ele, hoje temos muitos dispositivos baseados em suas descobertas e entendemos melhor a expansão do Universo, a natureza dos buracos negros e a curvatura do espaço-tempo, entre outros.

A seguir apresentamos as principais contribuições de Einstein para a ciência, indicando quais são as aplicações de suas teorias e as implicações que tiveram na sociedade moderna.

1. Teoria da relatividade especial

Esta teoria de Einstein postula que a única constante no Universo é a velocidade da luz. Absolutamente tudo o mais varia. Ou seja, é relativo.

A luz pode se propagar no vácuo, então não depende de movimento ou qualquer outra coisa. O resto dos eventos depende do observador e de como tomamos a referência do que acontece. É uma teoria complexa, embora a ideia básica seja que os fenômenos que ocorrem no Universo não são algo “absoluto”. As leis da física (exceto a luz) dependem de como as observamos.

Essa teoria marcou um antes e um depois na física, pois se a única coisa imutável é a velocidade da luz, então o tempo e o espaço não são algo imutável, mas podem ser deformados.

2. O efeito fotoelétrico

Tornando-o digno do Prêmio Nobel de Física, Einstein realizou um trabalho em que demonstrou a existência de fótons. Este estudo consistiu em uma abordagem matemática que revelou que alguns materiais, quando a luz incidia sobre eles, emitiam elétrons.

Embora não pareça surpreendente, a verdade é que este ensaio marcou uma viragem na física, visto que até então não se sabia que existiam algumas partículas de energia luminosa (fótons) que são responsáveis pela "transmissão" da luz e que poderiam causar o derramamento de elétrons de um material, algo que parecia impossível.

Tanto que, embora a Teoria da Relatividade tenha sido a que o catapultou para a fama, foi com essa descoberta que ganhou fama e admiração no mundo dos físicos e matemáticos.

A demonstração da existência desse fenômeno teve inúmeras aplicações na sociedade: painéis solares, fotocopiadoras, medidores de luz, detectores de radiação. Todos esses dispositivos são baseados no princípio científico que Albert Einstein descobriu.

3. Equação E = MC²

Batizada como a equação de equivalência entre massa e energia, essa fórmula matemática é talvez a mais famosa da história.O mundo da astrofísica tem equações matemáticas extremamente complexas associadas a ele que só podem ser resolvidas por especialistas na área. Este não era o caso.

Albert Einstein, em 1905, foi capaz de decifrar um dos maiores enigmas com apenas uma multiplicação. "E" significa energia; "M", massa; "C" é a velocidade da luz. Com esses três elementos, Einstein descobriu que a energia (em qualquer forma conhecida) que um corpo emite é proporcional à sua massa e à velocidade com que ele se move.

Vamos imaginar um acidente de carro. Dois carros que pesam exatamente o mesmo ("M" é o mesmo para ambos) colidem, mas um estava viajando com o dobro da velocidade do outro (o "C" do primeiro carro é duas vezes maior que o do segundo). Isso significa que, ao ser elevado ao quadrado, a energia com a qual o primeiro carro colide é quatro vezes maior. Este evento é explicado graças a esta equação de Einstein.

Antes de Einstein chegar a essa equação, pensava-se que massa e energia eram independentes. Agora, graças a ele, sabemos que um depende do outro e que se uma massa (por menor que seja) circula a uma velocidade próxima à da luz, emite uma energia incrivelmente grande.

Infelizmente, esse princípio foi usado para fins de guerra, pois essa equação está por trás da criação da bomba atômica. Porém, é importante lembrar que também foi o pilar para nos aproximarmos do entendimento da natureza do Universo.

4. Teoria da relatividade geral

Desenvolvendo os princípios da Teoria da Relatividade Especial, Einstein apresentou alguns anos depois, em 1915, a Teoria da Relatividade Geral. Com ele, ele pegou o que Isaac Newton havia descoberto sobre a gravidade, mas, pela primeira vez na história, o mundo sabia o que fazia a gravidade existir.

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Esta teoria é baseada no fato de que o espaço e o tempo estão relacionados. Eles não vão separadamente como se acreditava anteriormente. Na verdade, eles formam um único "pacote": espaço-tempo. Não podemos falar apenas das três dimensões que todos conhecemos (comprimento, altura e largura). Devemos adicionar uma quarta dimensão: o tempo.

Tendo isso em mente, Einstein postula que o que faz a gravidade existir é que todo corpo com massa deforma essa trama do espaço-tempo, fazendo com que objetos muito próximos a este corpo sejam atraídos para o seu interior como se por um escorregador estivesse envolvido, pois eles estão "deslizando" por essa curvatura do espaço-tempo.

Vamos imaginar que temos um pano estendido com pequenas bolas de gude no topo. Se todos tiverem o mesmo peso, eles se moverão aleatoriamente. Agora, se no centro da TV colocarmos um objeto de peso considerável, isso fará com que o tecido se deforme e todas as bolinhas caiam e vão em direção a esse objeto. Isso é gravidade. Isso é o que acontece no nível astronômico com planetas e estrelas. O pano é o espaço-tempo, os mármores são planetas e o objeto pesado no centro, uma estrela.

Quanto maior o objeto, mais ele irá deformar o espaço-tempo e maior será a atração que irá gerar. Isso explica não só porque o Sol é capaz de manter os planetas mais distantes do Sistema Solar em sua órbita, mas também porque as galáxias se mantêm unidas ou porque os buracos negros, sendo os objetos mais massivos do Universo, geram uma gravidade tão alta que nem mesmo a luz pode escapar de sua atração.

5. Teoria do campo unificado

Feito durante seus últimos anos de vida, A Teoria do Campo Unificada, como o próprio nome sugere, "unifica" diferentes campos. Especificamente, Einstein procurou uma maneira de relacionar os campos eletromagnéticos e gravitacionais.

Os campos eletromagnéticos são fenômenos físicos nos quais uma determinada fonte de eletricidade é capaz de gerar forças magnéticas de atração e repulsão. Os campos gravitacionais, por outro lado, são as deformações do espaço-tempo mencionadas acima que geram o que chamamos de “gravidade”.

Afinal, Einstein queria unificar todas as forças do Universo em uma única teoria. Sua intenção era mostrar que a natureza não é governada por leis independentes umas das outras, mas por uma única que abrange todas as outras. Descobrir isso significaria decifrar os fundamentos do Universo.

Infelizmente, Einstein não conseguiu terminar esses estudos, mas eles foram retomados e hoje os físicos teóricos continuam em busca dessa teoria que unifica todos os fenômenos naturais. Uma teoria "de tudo".

6. Estudo das ondas gravitacionais

Pouco depois de apresentar a Teoria da Relatividade Geral, Einstein continuou a investigar o assunto e se perguntou, uma vez que sabia que a gravidade se devia à alteração da estrutura do espaço-tempo, como essa atração era transmitida.

Foi então que revelou que a “gravidade” era um conjunto de ondas que se propagava pela ação de corpos massivos. e que foram transmitidos através do espaço em alta velocidade. Ou seja, a natureza física da gravidade é onda.

Essa teoria foi confirmada em 2016, quando um observatório astronômico detectou essas ondas gravitacionais após a fusão de dois buracos negros. 100 anos depois, a hipótese de Einstein foi corroborada.

7. Movimento do Universo

Outra implicação da teoria da relatividade era que se o Universo fosse feito de corpos massivos e todos eles deformassem a estrutura do espaço-tempo, o Universo não poderia ser algo estático. Tinha que ser dinâmico.

Foi então que Einstein teve a ideia de que o Universo devia estar se movendo, se contraindo ou se expandindo. Isso implicava que o Universo deveria ter um "nascimento", algo que até então não havia sido proposto.

Agora, graças a essas investigações de Einstein sobre seu movimento, Sabemos que o Universo tem uma idade de cerca de 14,5 bilhões de anos.

8. Movimento browniano

Por que uma partícula de pólen segue um movimento constante e presumivelmente aleatório na água? Isso é o que muitos cientistas, que não entendiam o comportamento das partículas em meios fluidos, se perguntaram.

Albert Einstein mostrou que o movimento aleatório dessas partículas na água ou em outros líquidos era devido a colisões constantes com um número incrivelmente grande de moléculas de água. Essa explicação acabou confirmando a existência de átomos, que até então era apenas uma hipótese.

9. Teoria quântica

A teoria quântica é um dos campos de estudo mais famosos da física e, ao mesmo tempo, um dos mais complexos e difíceis de entender. Essa teoria para a qual Einstein contribuiu enormemente, propõe a existência de partículas chamadas "quantums", que são as menores entidades do Universo. É o nível mínimo de estrutura da matéria, visto que são as partículas que compõem os elementos dos átomos..

Esta teoria visa responder à natureza do Universo de acordo com as propriedades desses "quanta". A intenção é explicar os fenômenos maiores e mais massivos que ocorrem na natureza, concentrando-se em suas menores partículas.

Em última análise, essa teoria explica que a energia continua sendo “quanta” que se propagam pelo espaço e que, portanto, todos os eventos que ocorrem no Universo ficarão mais claros no momento em que entendermos como são e como funcionam essas partículas.

Referências bibliográficas

Archibald Wheeler, J. (1980) "Albert Einstein: a Biographical Memoir". Academia Nacional de Ciências.
Einstein, A. (1920) "Relativity: The Special and General Theory." Henry Holt and Company.
Weinstein, G. (2012) "Metodologia de Albert Einstein". ResearchGate.