1) A física envolve observar sistemas e descobrir padrões matematicamente expressos para prever seu comportamento no presente e futuro. 2) A matemática tornou-se essencial para a física desde Galileu, permitindo leis válidas em referenciais em movimento. 3) Foi descoberto no século XIX que a velocidade da luz é constante, levando Einstein a formular a relatividade e equacionar massa e energia.

1. A Física é uma ciência de observação. E observar é literalmente olhar para um
sistema, um conjunto de partes, tentar descobrir alguma regularidade, estados,
de uma ou mais partes (ou do sistema inteiro) e colocar em uma linguagem
matemática a fim de poder prever qual será o comportamento do sistema, de
suas partes, em qualquer instante de tempo futuro. Também no presente
imediato ou tirar conclusões sobreo passado. Você descobre então uma ou mais
leis colocando-as na linguagem da matemática.
Filósofos e cientistas do passado, não possuindo ferramentas matemáticas,
analisavam fenômenos e davam suas opiniões sobre o que ocorria com eles. A
partir de Galileu Galilei (1564-1642) a matemática começou a fazer parte da
análise de movimentos e a Física se tornou mais completa, mais concreta para as
suas análises. Inclusive as leis da física também serão válidas para locais, ditos
referenciais, que estão em movimento retilíneo e uniforme em relação a outros.
Você calcula alguns valores de um fenômeno qualquer em algum lugar e pode
prever quanto serão os valores no outro referencial sabendo-se a velocidade
entre ambos. Isto também se deve a Galileu e são chamadas Transformadas de
Galileu. Cito aqui pois é um dos dois postulados da Teoria da Relatividade
Especial.
Estamos acostumados com as palavras “observação” e “olhar”. Tão
acostumados
que não nos damos conta de algo tão trivial envolvido com elas: para
enxergarmos um objeto ou um fenômeno dependemos da luz refletida por eles a
impressionarem nossos olhos e cérebros pois senão “veríamos” um mundo todo
escuro. Mas ninguém sabia até o final do século XIX, e nem poderia imaginar,
era que a velocidade da luz não podeser acelerada ou desacelerada dentro de um
mesmo meio. Este é o outro postulado da relatividade e o principal que mudou
para sempre as nossas noções do que são o espaço, tempo, matéria e energia...
A história é a seguinte: o físico escocês James Clerk Maxwell (1831 - 1879)
havia estabelecido as leis do eletromagnetismo nas famosas "equações de
Maxwell", criando o eletromagnetismo moderno.
Acontece que as suas equações apresentavam problemas quando da mudança de
referencial, de um para outro com velocidade constante e retilínea, também
denominado de referencial inercial, em cálculos utilizando-se as Transformadas
de Galileu.
Necessitava-se de transformadas englobando as físicas de Galileu (e também de
Newton) junto às leis de Maxwell. E foi o físico neerlandês Hendrik Anntoon
Lorentz (1853 - 1928) quem chegou a essas Transformações (...de Lorentz).
Estavam corretas para cálculos com mudanças de referenciais mas admiti-las

2. seria admitir fatos absurdos para o senso comum das pessoas: dilatação
temporal, contração de comprimento e aumento de massa com a velocidade
entre os referenciais inerciais. (1)
Ainda assim os cientistas da época consideraram hipoteticamente um meio pelo
qual as ondas eletromagnéticas deveriam se deslocar e o chamaram de éter.
Muito pouco denso a não dificultar o movimento de corpos celestes como a
Terra, ele seria análogo a matéria para o movimento das ondas sonoras. Seria
um modo de explicar a ineficácia das Transformações de Galileu para o
eletromagnetismo. Acontece que a famosa experiência de Michelson e Morley
garantiu, pela constância da velocidade da luz descoberta por eles, que, se ele
existisse, obviamente não interferiria em nada no deslocamento das ondas de
Maxwell. Optaram por descartar a existência do éter!
Albert Einstein (1879 - 1955) considerou os referenciais inerciais, que a
velocidade da luz é constante em um mesmo meio e disse que o Universo se
comporta sim como as três transformadas de Lorentz, e ainda chegou na
equação mais famosa da física: E = m.c².
Fez-se silêncio não só na Física mas na ciência do Século XX durante muito
tempo. Aos poucos a tecnologia cada vez mais avançada começou a provar a
Teoria da Relatividade, de 1905, e hoje é ensinada já no ensino médio.
Notas:
1 - Veja o Apêndice A: <
http://teoriadarelatividadefacil.blogspot.com.br/2017/06/apendice-a.html >