CENNI RELATIVITÀ

Cenni sulla relatività:

Siamo arrivati all'ultima lezione di fisica. Concludiamo con un articolo molto tranquillo con pochissimi calcoli. Sarà praticamente una chiacchierata.

Prima di iniziare a parlare della relatività parliamo un po' del creatore di tale teoria. Albert Einstein nasce nel 1879 a Ulma, una città con circa 120mila abitanti in Germania. La sua famiglia era ebrea e suo padre era un proprietario di una azienda che produceva macchinari elettrici. Senza che approfondiamo tutta la sua infanzia nel 1895 non superò il test d'ingresso al Politecnico di Zurigo. L'anno dopo però alla fine superò l'esame. Qui conosce Milena Maric ed era l'unica donna a frequentare il politecnico ed è anche la prima donna ad aver studiato fisica al politecnico di Zurigo.

Lei non è solo la prima moglie di Albert ma c'è un dibattito nella comunità scientifica visto che Milena avrebbe partecipato alla stesura degli articoli di suo marito Albert. Di sicuro era una brillante fisica ma con la nascita dei figli abbandonò gli studi per dedicarsi alla famiglia. Arriviamo al 1905. In questo anno pubblicò la Relatività Ristretta con due postulati fondamentali:

1) Le leggi della fisica sono le stesse in tutti i sistemi di riferimenti inerziali.

2) La velocità della luce nel vuoto ha lo stesso valore in tutti i sistemi di riferimento inerziali ed è indipendente dalla velocità dell'osservatore o della sorgente.

Prima della relatività ristretta erano date per vere alcune teorie che si basavano sull'etere. L'etere era il mezzo di propagazione delle onde elettromagnetiche. Se ci pensate le onde sonore si propagano nell'aria allora perché la luce non dovrebbe seguire questo ragionamento. Alla fine dopo l'esperimento di Michelson-Morley dimostrò l'indipendenza della velocità dall'etere.

Con la relatività ristretta riesce a conciliare il principio di relatività galileiana (tutte le leggi fisiche sono le stesse in tutti i sistemi inerziali) e le equazioni di Maxwell(elettromagnetismo) cioè che le onde elettromagnetiche viaggiono con una stessa velocità c.

Però sono incompatibili i due principi. Allora sostituisce le trasformazioni galileiane con le trasformazioni di Lorentz.

Le trasformazioni di Lorentz formulate da Hendrik Antoon Lorentz, descrivono come varia la misura del tempo e dello spazio tra due sistemi di riferimento inerziali.

Galileo descrive lo spazio e il tempo in un modo separato, mentre Albert li unisce creando lo spazio-tempo.

Continuando su questa strada si passa alla relatività generale. La famosa formula:

ci fa capire che l'energia può trasformarsi in massa e viceversa. Avendo la luce una velocità finita la simultaneità perde valore. Infatti l'esempio che fa è:

Finché gli osservatori(01 e 02) sono fermi vediamo le lampadine accendersi allo stesso istante. Nel disegno c'è una distanza degli osservatori ma solo per una questione di spazio per vedere l'esempio ma in teoria non ci deve essere. Nel momento in cui 02 si sposta l'effetto lo nota dopo l'osservatore 01. Perché la luce deve percorrere più spazio per arrivare.

Ora parliamo della relatività generale che si occupa per lo più della gravitazione. Nell'elaborato viene enunciato il principio di equivalenza che abbiamo già visto nella lezione massa inerziale e massa gravitazionale. Come abbiamo detto prima Einstein unisce lo spazio e il tempo. E qui nasce il concetto di curvatura dello spazio-tempo. Infatti copri di massa curvano lo spazio-tempo. Più la massa è grande e più viene curvato.

Questa scoperta ebbe la dimostrazione con l'eclissi totale di Sole nel 1919. Infatti il Sole curva lo spazio-tempo. Con il buio si vede comunque una stella che in teoria starebbe dietro al Sole.

Visto che il Sole curva lo spazio-tempo la luce ha percorso una traiettoria curva e quindi abbiamo visto la stella.

La relatività generale prevedeva l'esistenza dei buchi neri. Questi corpi celesti hanno un campo gravitazionale cosi intenso che se vi trovate alla distanza sbagliata non potete più sfuggire. La velocità di fuga (la velocità minima per sfuggire all'attrazione di un campo) è superiore alla velocità della luca. Quindi se vi trovate nei pressi di un buco nero non lo sfidate ed andate nella direzione opposta 😁. Essendo un buco nero non è facile da studiare. Solamente vedendo anomali traiettorie di stelle o corpi celeste nelle sue vicinanze è possibile capire la presenza.

Per saperne di più sui buchi neri informatevi sul fisico Stephen William Hawking che ci ha lasciato purtroppo un paio di anni fa.

Oltre a ciò Einstein prevede le onde gravitazionali. Sono oscillazioni dello spazio-tempo. Nel 2016 sono state rilevate e sono state emesse dalla fusione di due buchi neri enormi distanti 1 miliardo e 300milioni di anni luce da noi.

Buono studio!