How fast are you moving right now? That seems like an easy question. The first tempting answer is, "I'm not moving." Upon further reflection, you realize that maybe the Earth's motion counts. So, a second tempting answer is, "19 miles/second around the Sun." But then you recall learning that the Sun moves around the center of the Milky Way galaxy, and the Milky Way moves within the Local Group of galaxies, and the Local Group moves within the Virgo Cluster, and the Virgo Cluster moves within... "How fast are you moving?" is not an easy question. When Mission Control tells astronauts how fast they're going, there's always an assumed standard of rest. At the start of the voyage, speeds are given relative to the launchpad. But later, when the launchpad is just one more arbritrary place down there on Earth's spinning surface, speeds are given relative to the idealized, non-spinning pinpoint center of Earth. On their way to the Moon, Apollo astronauts had a hard time answering the question, "How fast are you moving?" Speed away from Earth was one thing, and speed toward the Moon was quite another. That's because the Earth and the Moon move relative to one another. Ah, of course! Speed is a relative quantity. When Captain Kirk ask Lieutenant Sulu if the Starship Enterprise has reached a speed of warp 7, Sulu should reply, "Relative to what, Captain?" Such a sassy reply may get subordinate Starfleet officers in trouble, but it is the only good answer to the question, "How fast are you moving?" This is basic relatively talking. Not fancy Einsteinian relativity, but good old fashioned (and still correct) Galilean relativity. Galileo seems to have been the first person to realize that there is no such thing as an absolute speed. Speeds are relative. This means that speeds only have meaning when they are referred to a reference frame. Presumably that reference frame is itself at rest. But then we have to ask again, "At rest relative to what?" Because even the concept of rest has lost any hint of absolute meaning. Speed is relative, and rest is relative. Earth's speed is 19 miles/second relative to the Sun. The Enterprise's speed is warp 7 relative to the center of the Milky Way galaxy. Your speed is zero relative to your easy chair. But depending on where you sit, it is hundreds of miles/hour relative to Earth's center. When we furrow a brow and ask, "But how fast is Earth really moving?" we imagine Spaceship Earth plowing through the ocean of space as it orbits the Sun. But space is not an ocean. It has no substance as water does. Space is not a thing; space is nothing. Space is no thing. You can move between two points in space, say between Earth and Mars, but you can't move through space. There's nothing to move through. It's like trying to say how much a hole weighs. A hole weighs exactly nothing because a hole is nothing. It's a void, and so is space. To move relative to nothing is meaningless. The concepts of speed and of rest have only relative meaning. They are absolutely meaningless. They mean something only with respect to arbitrarily chosen, artificial frames of reference. If, someday, you are buckled into your spaceship, and you see from the side window, say, a space station whizz by at constant speed, there is no way to know which of you is really moving. Neither of you is really moving because there is no deep reality about constant speed. Constant speed in a straight line has only relative meaning, a kind of relative reality. Does this mean that all motion is relative? No! Some motions have only relative meaning, but some motions have absolute meaning, are absolutely real. For example, constant speed is relative, but change in speed is absolute. Calling something absolute in science means that arbitrary standards are not used in its measurement. It is unambiguously measurable. When your spaceship fires its engines, your change in speed is beyond doubt. You feel it in your stomach, and your ship's sensors can measure it. Outside your window, the passing space station may seem to be changing speed, but the beings inside the station will not feel it. And no sensors can measure it. You are really changing speed, and they are really are not. There's something absolutely real about changes in speed. The same goes for rotation. If your spaceship is spinning, you can feel it, and your ship's sensors can measure it. The space station outside may seem to be going around you, but it is you who feels queasy, not the folks in the space station. You are really spinning, and they really are not. There's something absolutely real about rotation. So, some motions are relative, and some are not. There is no deep reality about constant speed, but changes in speed are deeply real, and so are rotations. We have to be thoughtful in our analysis of everyday experience in order to identify what is deeply real. Since we can be fooled by perceptions as basic as speed, maybe every perception deserves careful scrutiny. This is what inspired Einstein to his incredible insights about the speed of light and forward time travel. Knowing how to identify what is deeply real is tough and important work. If a police officer ever pulls you over for speeding and asks, "Do you know how fast you were going?" an insightful, though perhaps unwise, reply would be, "Relative to what?" And then, as you sit in the backseat of the police car and feel it accelerate toward jail, you can add, "But some things are absolute!"
A que velocidade estamos a movimentar-nos neste momento?" Esta pergunta parece ser fácil. A primeira resposta é: "Eu não estou a movimentar-me". Mas, se refletirmos melhor, lembramo-nos que talvez conte o movimento da Terra. Por isso, uma segunda resposta seria: "A 30 km/segundo, em volta do Sol". Mas, depois lembramo-nos que o Sol se move em volta do centro da galáxia da Via Láctea, e a Via Láctea se move com o Grupo Local das galáxias e o Grupo Local das galáxias se move no Aglomerado da Virgem e o Aglomerado da Virgem se move... "A que velocidade nos movimentamos?" não é uma pergunta fácil. Quando o controlo da missão diz aos astronautas a velocidade a que vão há sempre uma norma pressuposta de repouso. No início da viagem, as velocidades são dadas em relação ao lançamento. Mas quando a plataforma do lançamento é só um local arbitrário, lá em baixo na superfície giratória da Terra, as velocidades são dadas em relação ao centro da Terra, um ponto de referência idealizado, imóvel. A caminho da Lua, os astronautas do Apollo tiveram dificuldade em responder à pergunta: "A que velocidade estão a movimentar-se?" A velocidade a partir da Terra era uma coisa, mas a velocidade até à Lua era outra muito diferente. Isso porque a Terra e a Lua movem-se em relação uma à outra. É evidente! A velocidade é uma quantidade relativa. Quando o capitão Kirk pergunta ao tenente Sulu se a nave Enterprise atingiu a velocidade de "warp" 7, Sulu devia responder: "Em relação a quê, capitão?" Uma resposta tão irreverente podia causar problemas aos subordinados da frota, mas seria a única resposta correta à pergunta: "A que velocidade estamos a mover-nos?" Isto é a relatividade básica. Não é a relatividade de Einstein, mas a relatividade de Galileu já antiga (mas ainda correta). Galileu parece ter sido a primeira pessoa a perceber que não existe essa coisa de velocidade absoluta. As velocidades são relativas. Isto significa que as velocidades só têm sentido quando se referem a um ponto de referência. Presumivelmente, esse ponto de referência tem que estar parado. Mas, então, temos que perguntar de novo: "Parado, em relação a quê?" Porque, até mesmo o conceito de parado perdeu um significado absoluto. A velocidade é relativa e o repouso é relativo. A velocidade da Terra é 30 km/segundo em relação ao Sol. A velocidade do Enterprise é "warp" 7 em relação ao centro da galáxia da Via Láctea. A vossa velocidade é zero em relação à vossa cadeira. Mas, consoante o sítio onde estejam sentados, é de centenas de km/hora em relação ao centro da Terra. Quando franzimos o sobrolho e perguntamos: "Mas a que velocidade se move a Terra?" imaginamos a nave espacial Terra sulcando o oceano do espaço na sua órbita em volta do Sol. Mas o espaço não é um oceano, não tem substância, como a água. O espaço não é uma coisa: o espaço é o vazio. O espaço não é uma coisa. Podemos mover-nos entre dois pontos no espaço, digamos, entre a Terra e Marte, mas não podemos mover-nos através do espaço. Não há nada a atravessar. É como tentar dizer quanto pesa um buraco. Um buraco não pesa nada porque um buraco não é nada, é um vazio, tal como o espaço. Movermo-nos em relação a nada não faz sentido. Os conceitos de velocidade e de repouso só têm sentido relativo. Não têm sentido, em termos de absoluto. Só têm significado em relação a pontos de referência artificiais que escolhemos arbitrariamente. Se, um dia, estivermos numa nave espacial e virmos pela janela lateral uma estação espacial que se move a uma velocidade constante, não temos forma de saber qual das naves se está a mover. Mas nenhuma das duas está a movimentar-se porque não há uma realidade na velocidade constante. A velocidade constante numa linha reta só tem um significado relativo, uma espécie de realidade relativa. Isso significa que todo o movimento é relativo? Não. Há movimentos que só têm sentido relativo mas outros movimentos têm sentido absoluto, são perfeitamente reais. Por exemplo, a velocidade constante é relativa, mas a mudança de velocidade é absoluta. Chamar "absoluto" a uma coisa, na ciência, significa que não se usam padrões arbitrários na sua medição. É mensurável sem qualquer ambiguidade. Quando a nave espacial põe os motores a trabalhar, a mudança de velocidade e indesmentível. Sentimo-la no estômago e os sensores da nave conseguem medi-la. Para lá da janela, pode parecer que a estação espacial a passar está a mudar de velocidade, mas as pessoas dentro da estação não a sentem. Nenhum sensor consegue medi-la. Nós estamos, de facto, a mudar de velocidade mas eles não. Há qualquer coisa absolutamente real nas mudanças de velocidade. O mesmo acontece com a rotação. Se a nossa nave espacial estiver a girar, nós sentimos isso e os sensores da nave medem-no. A estação espacial, lá fora, pode parecer que anda à nossa volta, mas somos nós que nos sentimos tontos, não são as pessoas na estação espacial. Nós estamos, de facto, a girar mas elas não estão. Há qualquer coisa de absolutamente real na rotação. Assim, há movimentos relativos e há movimentos que não o são. Não há uma realidade absoluta na velocidade constante, mas as mudanças de velocidade são profundamente reais tal como as rotações. Temos de analisar cautelosamente as experiências quotidianas a fim de identificar o que é profundamente real. Se podemos ser iludidos pelas nossas perceções, tão simples como a velocidade, talvez a perceção precise de um escrutínio cuidadoso. Foi isto que inspirou Einstein nas suas visões incríveis sobre a velocidade da luz e a viagem no tempo. Saber identificar o que é profundamente real é um trabalho difícil e importante. Se um agente da polícia vos mandar parar por causa da velocidade e perguntar: "Sabe a que velocidade ia?" uma resposta sábia, mas talvez imprudente, seria: "Em relação a quê?" Depois, quando estiverem no banco de trás do carro da polícia e sentirem que ele acelera em direção à cadeia, podem acrescentar: "Mas há coisas absolutas".