MOLWICK

As equações de Maxwell e a Relatividade

Precursores da Teoria da Relatividade de Einstein. As equações de Maxwell do movimento das ondas eletromagnéticas.

Capa em PDF Teoria da Relatividade, Elementos e Crítica. Ilustração de um veleiro no mar Púrpura.

TEORIA DA RELATIVIDADE, ELEMENTOS E CRÍTICA

METAFÍSICA GLOBAL

Autor: José Tiberius

Technical assistant:
Susan Sedge, Physics PhD from QMUL

 

 

II.b) Precursores da Teoria da Relatividade

Em finais do século XIX a Mecânica Clássica de Newton e da relatividade de Galileu estava consolidada e funcionava razoavelmente bem. Apesar disso, havia coisas que lhe escapavam e não batiam certo, eram as questões já citadas do eletromagnetismo, da natureza da luz e das ondas eletromagnéticas em geral, a sua velocidade e a estrutura elementar da matéria.

Estes intrigantes temas de física incitavam os cientistas a conjeturar sobre possíveis soluções. De certa forma, na atualidade ocorre a mesma coisa com outros problemas. Talvez tenha sido sempre assim?

Por analogia com o resto dos tipos de ondas conhecidas, considerava-se que as ondas eletromagnéticas necessitavam para a sua transmissão um meio.

Este modelo a confirmar estava baseado no éter, meio em que a luz se transmitia, e através desse referido modelo esperava encontrar-se a velocidade absoluta de um objeto dependente de um sistema de referência; visto que a Terra já não era o centro da criação e o sistema ptolemaico estava totalmente descartado há já muito tempo.

 
 

II.b.1. As equações de Maxwell do movimento das ondas eletromagnéticas

As equações de Maxwell descrevem o movimento das ondas eletromagnéticas. Como é um movimento ondulatório, as equações de Maxwell incorporam uma inegável complexidade matemática pela forma sinusoidal das ondas.

Em 1896 as equações de Maxwell, ao permitir calcular a velocidade da luz ou, em geral, as ondas eletromagnéticas de forma teórica, levaram os cientistas da época a procurar elementos para consolidar o modelo clássico e que incluíssem a dinâmica do movimento da luz.

A velocidade da luz determinada pelas equações de Maxwell comprovou-se experimentalmente por Hertz em 1887.

O que ninguém esperava era que o que Maxwell calculou para um meio suporte da luz com umas condições concretas, acabasse por incorporar-se no nível de axioma ou postulado da relatividade restrita de Einstein, sem necessidade de um meio ou independentemente do mesmo.

Até que esse éter fosse detectado, sua existência não poderia ser assegurada; mas um erro fatal foi cometido com a chegada da Teoria da Relatividade de Einstein e a sua interpretação da experiência Michelson-Morley.

Por outras palavras, inclui-se o movimento das ondas eletromagnéticas no vazio independentemente das condições do mesmo embora a determinação quantitativa de sua velocidade dependesse das constantes de permeabilidade magnética do vácuo µ0 e da permissividade do vácuo (constante dielétrica) ε0. Curiosamente, depois irá acrescentar-se o efeito da condição da intensidade gravitacional através do Princípio de Equivalência da Relatividade Geral.

Na Wikipédia, vi uma curiosidade que ouvi muitas vezes, dizia que a equação de onda eletromagnética de Maxwell era prévia a uma onda que, contrária às leis da época, não necessitava de um meio de propagação; a onda eletromagnética podia propagar-se no vazio devido à geração mútua dos campos magnéticos e elétricos.

Declaração estranha quando dependia das constantes mencionadas; em resumo, a história é reescrita de muitas maneiras diferentes.

A questão da geração mútua é melhor não comentar. Bem, foi uma ideia engenhosa.

A Mecânica Global entende o denominado campo elétrico e campo magnético da equação de onda eletromagnética como as componentes perpendiculares entre si necessárias para definir a força de torção, pois esta se encontra no plano perpendicular ao da direção da propagação da onda. Por outras palavras, a diferença acadêmica entre o campo magnético e elétrico é totalmente convencional por causas históricas.

Claro que não só na época de Maxwell como em quase todo o século XX, e ainda hoje, continua a confundir-se o vazio com o vazio global, como na Wikipédia; não obstante, algumas teorias quânticas já começam a reconhecer que o vazio clássico não é tão vazio como se acreditava.

Para além disso, produz-se um problema epistemológico perigoso de filosofia da ciência, para aceitar uma proposição propõe-se como argumentação que como se aceitava no passado, agora tem que ser certa. Certamente interessante!

No apartado Propriedades das ondas de luz ou fótons do livro da Mecânica Global aprofunda-se sobre o movimento relativo das ondas eletromagnéticas e das equações de Maxwell.