Albert Einstein (1879-1955)
(Albert Einstein, 1905)
Albert Einstein (1879-1955)
Critica ai concetti di spazio, tempo, simultaneità
Meccanica (leggi di Newton) ed Elettromagnetismo (equazioni di Maxwell) sono validi in tutti i sistemi di riferimento inerziali, ma solo se si assume che c (velocità della luce) sia costante.
Einstein assume ciò come postulato, ma questa scelta porta a risultati sconcertanti:
L'esperimento di Michelson - Morley (1880 - 1890) prova che
- non c'è l'etere (mezzo ipotizzato per la trasmissione della radiazione elettromagnetica, tra cui la luce)
- c è costante (= 3 108 m/s nel vuoto) e indipendente dalla velocità dell'osservatore e della sorgente
Tempo, spazio, velocità
per l'osservatore O: la luce ha percorso la distanza 2x in un tempo t
( se x=100 m t=2x/c=200m/3 108 m/s = 0.67 10-6 s)
per l'osservatore O' : A , B stanno spostandosi all'indietro con velocità v , perciò il raggio di luce ha fatto un percorso più lungo.
Ci sono 2
possibilità:
Fisica classica: t è uguale per i 2 osservatori, perciò per O' la luce deve essersi mossa con velocità maggiore
Einstein: c è uguale per tutti gli osservatori, perciò t' > t
O dice che l'orologio di O' ritarda rispetto al proprio !
analogamente...
le dimensioni lineari di un oggetto si contraggono nella direzione del moto:
la massa di un oggetto cresce con la velocità:
(m0 è la
massa "a riposo" dell'oggetto)
......la cinematica di Galileo e quella di Einstein....
Se un aereo in moto rispetto al suolo con velocità v rispetto al suolo spara in avanti un proiettile avente velocità u rispetto all'aereo, l'osservatore a terra gli attribuisce, secondo la relatività galileiana, una velocità
v'=v + u
per Einstein:
(se v ed u sono molto minori di c , allora si è nella situazione classica)
...massa ed energia....
Non è difficile dimostrare che la variazione di massa dovuta al moto è proporzionale all'aumento di energia cinetica di una particella :
e che la costante di proporzionalità è c2 (9·1016 !!!)
per cui:
è possibile quindi definire un'energia totale di un corpo come somma di un'energia "a riposo" e di una energia cinetica:
Massa ed energia divengono dunque forme diverse di una stessa proprietà di un corpo o di un sistema.
In certe condizioni parte dell'energia a riposo può essere trasformata in altre forme e viceversa ( annichilazione, formazione di coppie positrone/elettrone...)
(Albert Einstein, 1911 -->)
E' la generalizzazione al caso di osservatori in moto comunque accelerato.
E' in realtà una moderna teoria relativistica della gravitazione.
(La forza newtoniana gravitazionale F=GMm/d2
è una forza che agisce all'istante ,
si propaga con velocità T !!!)
Principio di equivalenza: essere in un campo gravitazionale equivale ad essere in un sistema di riferimento accelerato
Ogni massa "distorce" la regione di spazio circostante in modo che tutti gli oggetti che possono muoversi liberamente seguono le stesse traiettorie curve attorno alla massa che produce la distorsione.
(La geometria dello spazio non è più euclidea !)
Significato della relatività
Metodologico:
Stabilisce un principio rigoroso, critico e limitativo per la fisica: una nozione possiede significato fisico solo quando può essere affermata o negata mediante un metodo preciso di indagine.
(--> critica alla nozione di contemporaneità)
Questa svolta critica ha permesso i maggiori successi della fisica moderna, nonostante che abbia cancellato l'ottimistica e baldanzosa sicurezza e il fervore quasi mistico propri della concezione meccanicistica ottocentesca.
Conoscitivo:
Già con Maxwell, ora con Einstein, il concetto di campo si è esteso a tutti i fenomeni fisici.
Nei fenomeni elettromagnetici l'essenziale non sono né le cariche né le particelle ma lo spazio interposto fra esse
Nei fenomeni di movimento non la materia né la forza ma il continuo spazio-temporale nel quale si situano tutti gli eventi.
Il concetto di campo è un concetto non di sostanza ma di relazione
