Imagem: A curvatura do tempo na curvatura do espaço-tempo.
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A relatividade geral de Albert Einstein (1879-1955) descreve a gravitação como uma curvatura do espaço-tempo. Objetos massivos (estrelas, galáxias, aglomerados de galáxias) dobram a teia do espaço-tempo ao seu redor. Quanto mais massivo for o objeto, maior será a curvatura.
Na curvatura do espaço-tempo, a distorção do espaço, na forma de curvatura, é relativamente fácil de imaginar. Compreendemos bem que um objeto celeste massivo pode seguir esta curvatura do espaço enquanto o modifica à medida que passa.
Por outro lado, a curvatura do tempo parece-nos estranha porque não sabemos como imaginar o tempo curvo. No entanto, a relatividade geral mostra como a gravitação influencia a medição do tempo. O tempo gira e se expande na presença de massas.
Os relógios atómicos dos satélites GPS, que viajam a 20.200 km de altitude, devem ser corrigidos para ter em conta esta distorção do tempo causada pela gravidade da Terra. Essa diferença horária é muito pequena, mas é mensurável. Em outras palavras, um relógio localizado na superfície da Terra funciona mais lentamente do que um relógio localizado no espaço.
Para que ?
A curvatura do tempo é um conceito mais complexo que o do espaço.
Nossa experiência diária está ancorada em uma estrutura tridimensional (comprimento, largura e altura), e imaginar uma dimensão temporal adicional não é instintivo.
Os conceitos de relatividade especial e geral de Einstein introduzem a ideia de que o tempo é uma dimensão intrínseca ligada ao espaço. Em outras palavras, o tempo é medido em metros. Porém, nossa intuição espacial é baseada em fenômenos tridimensionais, o que dificulta a compreensão intuitiva da quarta dimensão, o tempo.
Vamos imaginar o espaço-tempo como uma superfície plana que representa o universo.
Quando não há massa ou energia significativa, esta superfície é plana.
Mas, na presença de massa ou energia, esta superfície curva-se. A curvatura é mais pronunciada à medida que o objeto é massivo. A curvatura do espaço-tempo é mínima na presença de um planeta, mais acentuada na presença de uma estrela e atinge níveis extremos na presença de um buraco negro.
Agora, consideremos o tempo como uma dimensão adicional, perpendicular às três dimensões espaciais que conhecemos. No espaço-tempo curvo, o tempo segue a curvatura criada pela massa ou energia presente.
Vamos imaginar um objeto em movimento rolando nos eixos x, y, z e t desta superfície curva (espaço-tempo).
A curvatura do espaço-tempo influenciará a trajetória do objeto. Quanto mais pronunciada a curvatura, mais o objeto seguirá uma trajetória curva.
Agora vamos aplicar isso ao tempo. Como o tempo é uma dimensão adicional do espaço curvo, também segue a curvatura criada pela massa.
Se um observador se mover através deste espaço-tempo curvo, ele perceberá o tempo com uma curvatura. Já um observador no espaço-tempo plano perceberá o tempo como uma linha reta.
Em outras palavras, a curvatura do espaço-tempo afeta a forma como o tempo flui. Quanto mais pronunciada for a curvatura, mais lento será o tempo. Isto é chamado de dilatação do tempo, onde o tempo parece fluir mais lentamente em regiões do espaço-tempo curvadas por massa significativa.
Esta analogia simplificada visa dar uma imagem intuitiva de como a curvatura do espaço-tempo afeta o tempo.
Na realidade, a teoria da relatividade geral de Einstein usa equações matemáticas complexas para descrever esses fenômenos, mas esta visualização pode ajudar a conceituar a ideia básica da curvatura do tempo.
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