Relatività

1905 e la fine degli assoluti

Sempre all’interno di questo 2013 che ho dedicato al lavoro di Einstein cerco con questo post di dare un idea divulgativa su quello che è stato il suo intento e sul perchè credo non sia da pensare che le sue teoria abbiamo soppiantato ne la meccanica Newtoniana e l’elettromagnetismo così come formulato da Maxwell. Spero questo possa aiutare chi come me sta cercando di capirci di più mattoncino dopo mattoncino.

A differenza di quanto un possa pensare normalmente le teorie di Einstein sono di quanto più classico si possa pensare. Il suo intento non era quello di creare una nuova teoria, come ad esempio si potrebbe dire per la meccanica quantistica, ma di estendere a fenomeni diversi, quello che già Newton e Maxwell avevano fatto nella cosiddetta Fisica Classica. La sua accezione di fisica classica si fondava sul fatto che la sua fisica era basata su funzioni matematiche continue che descrivono quindi fenomeni non discreti o quantizzati. In questi termini non ha potuto che confessare la sua classicità.

Ma cos’è “il Continuo”? proviamo a dirlo in breve usando al posto di particelle cariche dei punti geometrici che assumono o la funzione di pozzi delle forze elettriche o la funzione di sorgenti. L’elettricità entra ed esce dai punti che quindi sono comunicanti perché uniti dalle linee di forza del campo magnetico, e cioè curve geometriche nello spazio aggrovigliate in vario modo tra loro. Quindi la materia in questo scenario diventa un continuo geometrico incurvato che va a sostituire lo spazio euclideo “classico”. Questo, in buona approssimazione, è l’idea di continuo (continuum) di Einstein.

Quello che non è classico o quanto meno quello che ha deviato dai binari ormai classici, è la sua matematica, che gli ha permesso di tradurre per il mondo scientifico le sue idee rivoluzionarie portando poi conseguenze anche sulle idee filosofiche di spazio e tempo dell’epoca. Queste considerazioni potrebbero farci pensare che la fisica dell’epoca fino all’arrivo di Einstein e delle sue idee fosse molto acerba, questo è assolutamente sbagliato da pensare. Possiamo pensare infatti a Clifford che nel 1885 in una conferenza divulgativa nella quale parlava della geometria dell’universo, spiega in modo razionale che pur considerando il nostro universo come uno spazio euclideo, non è sbagliato chiedersi se alcune variazioni (fenomeni) fisici siano invece spiegabili con l’esistenza di una curvatura del nostro spazio e quindi siano dovute alla costruzione geometrica del nostro spazio.

In questo clima Einstein riflette su di un concetto di base a cui fa riferimento il pensiero scientifico di sempre e cioè il sistema di coordinate in cui si considera un fenomeno. Alla base del suo ragionamento c’è la considerazione per la quale le leggi che descrivono un fenomeno in certo sistema devono essere valide anche in un altro che si muove di moto rettilineo uniforme rispetto al primo. Questo è il Principio di Relatività formulato da Einstein nel 1905 insieme ad un altro postulato che definisce come costante la velocità della luce nel vuoto. Queste due pietre miliari della fisica vennero pubblicate in un articolo che normalmente viene da tutti ricordato come l’articolo “sulla relatività ristretta” ma in realtà il suo titolo era Sull’elettrodinamica dei corpi in movimento in cui parte da considerazioni sull’effetto delle equazioni del campo magnetico formulate da Maxwell per ragionare sui fenomeni dei corpi in movimento. In questo suo ragionare giunge poi a postulare il fatto che non esiste uno spazio assoluto: esiste soltanto un moto relativo. Estendendo questa considerazione non solo ai fenomeni tipici della meccanica ma anche a quelli elettrici, magnetici ed ottici.

Riproduzione artistica del concetto di Spaziotempo

Riproduzione artistica del concetto di Spaziotempo

I due postulati di Einstein e la loro conseguenza sulla relatività dei sistemi di riferimento e dei moti richiesero quindi di riformulare le leggi di Galileo e Newton in modo che sia compatibili (invarianti per le trasformazioni di coordinate) con le leggi di Maxwell. Portando poi il fisico verso un generalizzazione del suoi principi e andando a minare due concetti fondamentali e di “senso comune” come il Tempo e lo Spazio. Einstein si trovò non solo a cambiarne la concezione ma anche a legarli in modo stretto creando una terza nuova “entità” nota come Spazio-Tempo in una lavoro successivo all’articolo del 1905. Ho scelto la riproduzione artistica che vedete di lato di spaziotempo perchè, anche se bidimensionale, rende a mio parere quello che vedremo in un campo gravitazionale perturbato dalla presenza di masse e cioè dove la geometria euclidea viene meno a causa della curvatura della trama dello spazio. A prima vista potrebbe essere quello che vedrebbe un osservatore che guarda perpendicolarmente il nostro Sistema Solare dall’ “alto”. Voi cosa ne pensate? è plausibile?.

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