Mostrar código-fonte de Princípio da relatividade

{{Mais fontes|data=Outubro de 2023}}
{{Descrição curta|Princípio da física afirmando que as leis da física devem ser as mesmas em todos os quadros de referência (referenciais)}}
{{Relatividade especial (barra lateral)}}
Na [[física]], o '''princípio da relatividade''' é a exigência de que as equações que descrevem as [[leis da física]] tenham a mesma forma em todos os [[Referencial|quadros de referência]] (referenciais) admissíveis.

Por exemplo, na estrutura da [[Relatividade restrita|relatividade especial (restrita)]], as [[equações de Maxwell]] têm a mesma forma em [[Referencial inercial|todos os quadros de referência (referenciais) inerciais]]. Na estrutura da relatividade geral, as equações de Maxwell ou as [[equações de campo de Einstein]] têm a mesma forma em quadros de referência (referenciais) arbitrários.

Vários princípios da relatividade foram aplicados com sucesso em toda a [[ciência]], seja implicitamente (como na [[Leis de Newton|mecânica newtoniana]]), ou explicitamente (como na relatividade especial (restrita) e na [[relatividade geral]] de [[Albert Einstein]]).

==Conceitos básicos==
{{Artigo principal|Invariância de Galileu|História da relatividade especial}}
Certos princípios da relatividade têm sido amplamente assumidos na maioria das disciplinas científicas. Uma das mais difundidas é a crença de que qualquer [[Leis da física|lei da natureza]] deve ser sempre a mesma; e as investigações científicas geralmente assumem que as leis da natureza são as mesmas, independentemente da pessoa que as mede. Esses tipos de princípios foram incorporados à investigação científica nos níveis mais fundamentais.
<!-- Eu não contesto o que foi dito acima, mas um pouco de elaboração está em ordem. Especificamente, parece contra-intuitivo afirmar que as leis da natureza ''não'' sendo relativas ao observador é um exemplo de relatividade. -->

Qualquer princípio da relatividade prescreve uma [[simetria]] na lei natural: isto é, as leis devem parecer as mesmas para um observador e para outro. De acordo com um resultado teórico chamado [[teorema de Noether]], qualquer tal simetria também implicará uma [[lei de conservação]] paralela.<ref>{{Cite book |title=Classical Mechanics: Hamiltonian and Lagrangian formalism |first1=Alexei |last1=Deriglazov |publisher=''Springer'' |year=2010 |isbn=978-3-642-14037-2 |page=111 |url=https://books.google.com/books?id=zEz5-HEu3D0C |language=en }} [https://books.google.com/books?id=zEz5-HEu3D0C&pg=PA111 Extrato da página 111]</ref><ref>{{Cite book |title=The Noether Theorems: INVARIANCE and Conservation Laws in the Twentieth Century |first1=Bertram E.  |last1=Schwarzbach |first2=Yvette |last2=Kosmann-Schwarzbach  | author2-link=Yvette Kosmann-Schwarzbach |publisher=''Springer'' |year=2010 |isbn=978-0-387-87868-3 |page=174 |url=https://books.google.com/books?id=e8F38Pu0YgEC |language=en }} [https://books.google.com/books?id=e8F38Pu0YgEC&pg=PA174 Extrato da página 174]</ref> Por exemplo, se dois observadores em momentos diferentes veem as mesmas leis, uma quantidade chamada [[energia]] será [[Lei da conservação da energia|conservada]]. Sob essa luz, os princípios da relatividade fazem previsões testáveis sobre como a natureza se comporta.

==Princípio da relatividade especial==
{{VT|Referencial inercial{{!}}Quadro de referência (referencial) inercial}}
De acordo com o primeiro postulado da teoria da relatividade especial (restrita):<ref name=Einstein>{{Cite book |title=The Principle of Relativity: A Collection of Original Memoirs on the Special and General Theory of Relativity |author1=Einstein, A. |author2=Lorentz, H. A. |author3=Minkowski, H. |author4=Weyl, H. |page=111 |url=https://books.google.com/books?id=yECokhzsJYIC&pg=PA111 |publisher=''Dover Publications'' |place=Mineola, Nova York |year=1952 |orig-year=1923 |editor=Arnold Sommerfeld |editor-link=Arnold Sommerfeld |isbn=0-486-60081-5 |language=en }}</ref>

{{Quote|''Princípio da relatividade especial'': Se um sistema de coordenadas K é escolhido de modo que, em relação a ele, as leis físicas sejam válidas em sua forma mais simples, as ''mesmas'' leis são válidas em relação a qualquer outro sistema de coordenadas K' movendo-se em translação uniforme em relação a K.|Albert Einstein: ''Os Fundamentos da Teoria da Relatividade Geral'', parte A, §1}}

Este postulado define um '''quadro de referência (referencial) inercial'''.

O '''princípio da relatividade especial''' afirma que as leis físicas devem ser as mesmas em todos os [[Referencial inercial|quadros de referência (referenciais) inerciais]], mas que podem variar entre os que não são inerciais. Este princípio é usado tanto na [[Leis de Newton|mecânica newtoniana]] quanto na teoria da [[Relatividade restrita|relatividade especial (restrita)]]. Sua influência neste último é tão forte que [[Max Planck]] deu à teoria o nome do princípio.<ref>{{Cite book |title=Einstein's Pathway to the Special Theory of Relativity |first1=Galina |last1=Weistein |publisher=''Cambridge Scholars Publishing'' |year=2015 |isbn=978-1-4438-7889-0 |page=272 |url=https://books.google.com/books?id=FWIHCgAAQBAJ |language=en }} [https://books.google.com/books?id=FWIHCgAAQBAJ&pg=PA272 Extrato da página 272]</ref>

O princípio exige que as leis físicas sejam as mesmas para qualquer corpo em movimento a velocidade constante e para um corpo em repouso. Uma consequência é que um observador em um quadro de referência (referencial) inercial não pode determinar uma velocidade absoluta ou direção de viagem no espaço e pode apenas falar de velocidade ou direção relativa a algum outro objeto.

O princípio não se estende a [[Referencial não inercial|quadros de referência (referenciais) que não são inerciais]] porque esses quadros de referência (referenciais) não parecem, na experiência geral, obedecer às mesmas leis da física. Na [[Teoria clássica (física)|física clássica]], [[Força fictícia|forças fictícias]] são usadas para descrever a aceleração em quadros de referência (referenciais) que não são inerciais.

===Na mecânica newtoniana===
{{Artigo principal|Invariância de Galileu}}
O princípio da relatividade especial foi explicitamente enunciado, pela primeira vez, por Galileu Galilei (em 1632), em seu ''[[Diálogo sobre os Dois Principais Sistemas do Mundo]]'', usando a metáfora do <!--[[:en:Galileo's ship]]-->navio de Galileu.

A mecânica newtoniana acrescentou ao princípio especial vários outros conceitos, incluindo as leis do movimento, a gravitação e a afirmação de um <!--[[:en:Absolute space and time]]-->[[Movimento absoluto|tempo absoluto]]. Quando formulado no contexto dessas leis, o princípio da relatividade especial afirma que as leis da mecânica são ''invariantes'' sob uma transformação de Galileu.

===Na relatividade especial (restrita)===
{{Artigo principal|Relatividade restrita{{!}}Relatividade especial (restrita)}}
[[Joseph Larmor]] e [[Hendrik Lorentz]] descobriram que as [[equações de Maxwell]], usadas na teoria do [[eletromagnetismo]], eram invariantes apenas por uma certa mudança de unidades de tempo e comprimento. Isso deixou alguma confusão entre os físicos, muitos dos quais pensavam que um [[éter luminífero]] era incompatível com o princípio da relatividade, na forma como foi definido por [[Henri Poincaré]]:
{{Quote|O princípio da relatividade, segundo o qual as leis dos fenômenos físicos devem ser as mesmas, seja para um observador fixo, seja para um observador transportado em um movimento uniforme de translação; de modo que não temos e não poderíamos ter nenhum meio de discernir se somos ou não levados por tal movimento.|Henri Poincaré, 1904<ref>{{Cite book |author=Poincaré, Henri |year=1904–1906 |chapter=[[s:en:The Principles of Mathematical Physics|''The Principles of Mathematical Physics'']]|title=Congress of arts and science, universal exposition |place=St. Louis |year=1904 |volume=1 |pages=604 – 622 |publisher=''Houghton, Mifflin and Company''|place=Boston e New York |language=en }}</ref>}}
     
Em seus artigos (de 1905) sobre <!--[[:en:Annus mirabilis papers#Papers]]-->eletrodinâmica, Henri Poincaré e [[Albert Einstein]] explicaram que, com as [[Transformação de Lorentz|transformações de Lorentz]], o princípio da relatividade se mantém perfeitamente. Einstein elevou o princípio da relatividade (especial) a um [[Axioma|postulado]] da teoria e derivou as transformações de Lorentz desse princípio combinado com o princípio da independência da velocidade da luz (no vácuo) a partir do movimento da fonte. Esses dois princípios foram reconciliados por um reexame dos significados fundamentais dos intervalos de espaço e tempo.

A força da relatividade especial (restrita) reside no uso de princípios simples e básicos, incluindo a [[Covariância e contravariância|invariância]] das leis da física sob uma mudança de [[Referencial inercial|quadros de referência (referenciais) inerciais]] e a invariância da velocidade da luz no vácuo. (Ver também: [[Covariância de Lorentz]].)

É possível derivar a forma das transformações de Lorentz apenas a partir do princípio da relatividade. Usando apenas a isotropia do espaço e a simetria implícita no princípio da relatividade especial, pode-se mostrar que as transformações do espaço-tempo entre referenciais inerciais são galileanas ou lorentzianas. Se a transformação é realmente galileana ou lorentziana, deve ser determinado com experimentos físicos. Não é possível concluir que a velocidade da luz ''c'' é invariante apenas pela lógica matemática. No caso lorentziano, pode-se então obter a conservação do intervalo relativístico e a constância da velocidade da luz.<ref name=Friedman>Yaakov Friedman, ''Physical Applications of Homogeneous Balls'' (em inglês), ''Progress in Mathematical Physics'', '''40''', ''Birkhäuser'', ''Boston'', 2004, páginas 1-21.</ref>

==Princípio da relatividade geral==
O princípio da relatividade geral afirma:<ref name=Moller>{{Cite book |title=The Theory of Relativity |author=C. Møller |publisher=''Oxford University Press'' |edition=''2nd'' |location=Delhi |isbn=0-19-560539-X |url=https://books.google.com/books?id=xaFKAAAACAAJ&q=intitle:The+intitle:theory+intitle:of+intitle:relativity+inauthor:Moller |page=220 |year=1952 |language=en }}</ref>

{{Quote|Todos os sistemas de referência são equivalentes no que diz respeito à formulação das leis fundamentais da física.|C. Møller, ''A Teoria da Relatividade'', página 220}}

Ou seja, as leis físicas são as mesmas em {{Em|todos}} os quadros de referência (referenciais) – inerciais ou que não são inerciais. Uma partícula carregada acelerada pode emitir [[radiação síncrotron]], embora uma partícula em repouso não o faça. Se considerarmos agora a mesma partícula carregada acelerada em seu quadro (referencial) de repouso que não é inercial, ela emite radiação em repouso.

A física, em quadros de referência (referenciais) que não são inerciais, foi historicamente tratada por uma <!--[[:en:Coordinate system#Transformations]]-->transformação de coordenadas. Primeiro, para um quadro de referência (referencial) inercial, realizando os cálculos necessários nele, e usando outro para retornar ao quadro de referência (referencial) que não é inercial. Na maioria dessas situações, as mesmas leis da física podem ser usadas se certas [[Força fictícia|forças fictícias]] previsíveis forem adicionadas em consideração; um exemplo é um [[Sistema de referência em rotação|quadro de referência (referencial) de rotação]] uniforme, que pode ser tratado como um quadro de referência (referencial) inercial se adicionarmos uma [[força centrífuga]] fictícia e uma [[Força inercial de Coriolis|força de Coriolis]] em consideração.

Os problemas envolvidos nem sempre são tão triviais. A relatividade especial (restrita) prevê que um observador em um quadro de referência (referencial) inercial não vê objetos que ele descreveria como se movendo mais rápido que a velocidade da luz. No entanto, no quadro de referência (referencial) que não é inercial da [[Terra]], tratando um ponto na Terra como um ponto fixo, observa-se que as estrelas se movem no céu, circulando uma vez  por dia ao redor da Terra. Como as estrelas estão a anos-luz de distância, essa observação significa que, no quadro de referência (referencial) que não é inercial da Terra, qualquer um que olhe para as estrelas está vendo objetos que parecem estar se movendo mais rápido que a velocidade da luz.

Uma vez que quadros de referência (referenciais) que não são inerciais não obedecem ao princípio da relatividade especial, tais situações não são [[Contradição|autocontraditórias]].

===Relatividade geral===
{{Artigo principal|Relatividade geral}}
A relatividade geral foi desenvolvida por Einstein nos anos de 1907-1915. A relatividade geral postula que a [[covariância de Lorentz]] <!--[[:en:Symmetry (physics)#Local and global]]-->global da relatividade especial (restrita) torna-se uma covariância de Lorentz <!--[[:en:Symmetry (physics)#Local and global]]-->local na presença de matéria. A presença de [[matéria]] "curva" o [[espaço-tempo]], e essa [[curvatura]] afeta o caminho das partículas livres (e até mesmo o caminho da luz). A relatividade geral usa a matemática da [[geometria diferencial]] e dos [[tensor]]es para descrever a [[Gravidade|gravitação]] como um efeito da [[geometria]] do [[espaço-tempo]]. Einstein baseou essa nova teoria no princípio da relatividade geral e nomeou a teoria em homenagem ao princípio subjacente.

==Ver também==
{{Div col|colwidth=16em}}
* [[Independência de contexto]]
* [[Invariância]]
* [[Invariância de Galileu]]
* [[Leis de Newton]]
* [[Princípio de covariância|Princípio da covariância]]
* [[Princípio da equivalência]]
* [[Sistema de referências privilegiado|Quadro preferido]]
* [[Radiação cósmica de fundo em micro-ondas]]
* [[Relatividade restrita|Relatividade especial (restrita)]]
* [[Relatividade geral]], incluindo [[Introdução à relatividade geral]]
* [[Uniformitarismo]]
{{-fim}}

==Referências==
{{Reflist}}

==Leitura adicional==
* Ver as [[Relatividade restrita#Referências|referências em relatividade especial (restrita)]] e as [[Relatividade geral#Referências|referências em relatividade geral]].

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{{Controle de autoridade}}
[[Categoria:Relatividade]]
[[Categoria:Teorias]]