Capítulo 1

Neste capítulo vamos procurar habituar o leitor a gráficos que representam a evolução de acontecimentos no espaço e no tempo. Os gráficos serão apresentados em duas dimensões, no plano de uma folha de papel. Um acontecimento será definido como um "ponto" que corresponde a um determinado lugar e a um determinado momento em nosso universo espaço-tempo.

Por exemplo, no momento em que dou partida em meu carro, este acontecimento corresponde a um determinado lugar: onde estava meu carro quando dei a partida, e a um determinado momento: a hora exata em que dei a partida. Neste caso, como na maior parte dos gráficos, o lugar de cada acontecimento será confinado numa linha reta. Assim, será possivel a representação de acontecimentos num plano com duas dimensões, ou seja, numa folha de papel.

Uma dimensão será utilizada para a descrição do Tempo (o momento de cada acontecimento) e a outra dimensão será utilizada para descrever o Espaço (o lugar onde o acontecimento ocorreu).

Os três primeiros desenhos mostram como descrever acontecimentos em sistemas de coordenadas Espaço-Tempo, (chamados simplesmente coordenadas ou referenciais).

Os desenhos de 4 a 7 mostram como representar objetos no espaço-tempo e, também, como representar objetos em movimento.

Os desenhos 8, 9 e 10 mostram como descrever o espaço-tempo com dois sistemas de coordenadas diferentes, um em movimento e o outro fixo. Conforme o sistema de coordenadas escolhido, os acontecimentos se deslocam ou não. Por exemplo, uma pessoa sentada dentro de um ônibus em movimento: dentro do ônibus este passageiro fica sem movimento mas dentro da cidade, esta mesma pessoa se desloca junto com o ônibus.

Nestes últimos exemplos (desenhos 8, 9 e 10) os lugares de cada acontecimento são diferentes, conforme cada sistema de coordenadas. O passageiro, por exemplo, depois de um certo tempo, não se encontra no mesmo lugar conforme o ponto de vista, seja da rua ou do ônibus, mas a hora é a mesma para todos. Neste caso utilizamos a mesma hora para o ônibus e para o pessoal na rua (os dois referenciais utilizam a mesma hora universal).

Os desenhos 11 e 12 mostram dois referenciais nos quais os lugares permanecem iguais para cada acontecimento mas os momentos (hora exata de cada acontecimento) não são os mesmos. No desenho 12 , um referencial utiliza a hora universal de Paris para o mundo inteiro e o outro referencial utiliza a hora local (a simultaneidade não está mais conservada nos dois referenciais).

Foi constatado que, de maneira muito estranha, a velocidade da luz permanece a mesma para todos, de maneira independente da velocidade relativa de cada um. Teremos então que imaginar dois referenciais que conservam o mesmo valor para uma certa velocidade (utilizamos, para simplificar, a velocidade unitária para representar a velocidade da luz )

Os desenhos 13, 14 e 15 mostram esses referenciais que representam, em gráfico, as bem conhecidas transformações de LORENTZ na teoria da relatividade restrita.