Energia à vontade.

Para onde quer que olhemos, vemos energia. Mesmo assim a maioria das pessoas não faz idéia do que seja isso. Einstein escreveu em 1905 que matéria e energia são equivalentes. Uma pode transformar-se na outra. Numa fatia de queijo cheddar a Natureza consegue armazenar quase 1 trilhão de ergs de energia. Se você pudesse converter a massa do queijo em energia, em vez de derretê-lo, manteria uma lâmpada de 100 W acesa por 15 minutos.

Os astrônomos juntam massa e energia do Universo como se fossem uma coisa só. A menos que existam outros universos que não conhecemos, esse total de energia é finito. No entanto não podemos gastá-lo. É que energia nunca é perdida, nem destruída, nem criada. A energia muda de forma, mas nunca diminui, nem um pouquinho.

Digamos que você suba de carro até o topo de uma colina. Depois desce em ponto morto. Você começou liberando a energia química da gasolina que estava armazenada em suas ligações moleculares. Energia que está armazenada à espera para ser liberada é chamada energia potencial. Ao fazer seu carro se mover, a energia potencial do combustível se transforma em energia de movimento: energia cinética. Até a luz, já que ela se move, possui energia, o que significa que tem uma massa equivalente. Ela só não tem uma “massa de repouso” porque, diferente de tudo o mais, ela é estranhamente compelida a estar sempre em movimento. Se você pudesse fazer a luz parar, ela desapareceria.

Já acertaram o seu rosto com uma torta de creme? Vá por mim, não machuca muito quando ela é apenas comprimida contra o rosto. Mas pode ser doloroso se a torta for atirada de longe, pois uma torta em movimento tem energia cinética. Qualquer corpo celeste que gire, mova-se ou contenha átomos que se agitam – em outras palavras, tudo – está repleto de energia cinética. A energia cinética está por toda parte.

Quando seu carro subiu a ladeira, na verdade ganhou energia – a energia potencial da gravidade. Isso significa que, ao chegar ao topo, você ganhou uma passagem grátis de volta para baixo. Essa passagem nunca expira. A energia potencial gravitacional pode esperar pacientemente por milhões de anos. Mas suponha que você a gaste imediatamente descendo a ladeira em ponto morto, ganhando energia cinética enquanto gasta essa energia potencial gravitacional. Quando você pisar nos freios no sopé do morro, a energia cinética do carro se transformará em aquecimento dos freios. Calor é simplesmente uma manifestação do movimento dos átomos e significa mais energia cinética. Em resumo, sua viagem curta e sem propósito serviu para demonstrar mudanças entre formas de energia. Nenhuma energia líquida foi destruída. Nenhuma foi perdida. Existe apenas energia potencial e cinética por toda parte sob vários disfarces.

Considere agora Betelgeuse. Essa estrela está para causar uma surpresa desagradável para qualquer advogado alienígena que tenha escritórios em seus planetas. Qualquer dia o velho núcleo de Betelgeuse não vai mais gerar energia suficiente para continuar pressionando sua superfície para fora contra sua assombrosa gravidade, 5 milhões de vezes maior que a da Terra. Aquela energia potencial se oculta por lá como uma bomba-relógio. No dia em que a estrela colapsar, uma quantidade tão grande de energia potencial se transformará em energia cinética que o movimento dos átomos (calor) aumentará repentinamente para níveis inimagináveis, dando vazão a um novo tipo de energia potencial armazenada dentro dos átomos. É a supernova. Você não iria querer estar por perto.

Energia e força parecem coisas semelhantes, mas são diferentes. Força é um puxão ou um empurrão entre dois objetos. Algumas forças, como a da torta, atuam através de contato direto. Outras, curiosamente, atuam através do espaço vazio. O contato direto não é necessário.

Existem quatro forças fundamentais: a força forte, a força fraca, o eletromagnetismo e a gravidade. A força forte mantém os prótons juntos, o que é uma coisa boa se você tem apreciação pelo seu corpo e seus átomos. Essa força também mantém intactos os nêutrons. Remova um nêutron do seu átomo, e ele se desfaz em 15 minutos. Deixe-o lá e ele durará uma eternidade.

A força forte só funciona em distâncias curtas da ordem do diâmetro de um núcleo. É por isso que átomos gigantes como o urânio são instáveis. Eles são grandes demais. Onde se encontram os seus prótons mais externos, a força é tão fraca que ocasionalmente se anula, transformando o átomo num elemento diferente. Esses prótons já não formam os elementos como antes.

A força fraca também só funciona dentro de átomos e pode induzir a radioatividade. Então vem o eletromagnetismo. O seu alcance é infinito. Essa força maravilhosa faz motores funcionar e cria partículas de luz (fótons). Fótons carregam essa força de um lugar para outro. Quando você observa qualquer coisa através de um telescópio, o que realmente ocorre é que a luz traz a força eletromagnética de impérios muito distantes e a entrega à sua retina, onde causa reações bioquímicas ou, em uma palavra, a visão. Luz não é apenas o que você vê. É o que faz você ver.

A quarta força, a gravidade, é a mais misteriosa. Ninguém realmente sabe o que ela é. Seu alcance, como o do eletromagnetismo, também é infinito. A gravidade nunca cai a zero. Ela mantém estrelas e galáxias unidas, como também pode destroçá-las. Força e energia. Elas são o coração e a alma da astronomia.

Astronomy Brasil - Edição 12 - Maio de 2007.