Einstein e la relatività
Albert Einstein nasce a Ulma , in Germania, il
14 marzo del 1879 da genitori ebrei. Per difficoltà economiche si sposta a
Monaco. L'incontro con la scuola è da subito difficile e a 15 anni, studia da
autodidatta il calcolo infinitesimale. La sua prima importante opera è 'Autobiografia
scientifica' in cui si manifesta come un accesissimo sostenitore del
libero pensiero. L'infanzia di Einstein si svolge nella Germania di Bismark, un
paese in via di industrializzazione ma retto con forme di dispotismo
accentuato. Non avendo conseguito un diploma di scuola secondaria superiore,
dovette affrontare un esame di ammissione per poter entrare al Politecnico di
Zurigo, che però fallì per insufficienza nelle materie letterarie. Così
Einstein , sedicenne, entra nella scuola cantonale di Aarau per conseguire un
diploma abilitante per l'iscrizione al Politecnico: vi si può finalmente
iscrivere.Nel corso dei suoi studi a Zurigo, matura la sua scelta definitiva:
si dedicherà alla fisica piuttosto che alla matematica. Nel 1902 Albert e
Mileva, radicale femminista, si sposano, dopo la morte del padre, la voce più
contraria al matrimonio e ottiene finalmente la cittadinanza svizzera.Nel 1905
pubblicò tre studi teorici. Il primo e più importante studio che conteneva la
prima esposizione completa della teoria della relatività ristretta. Il secondo
studio, relativa al moto Browniano, destinato a confermare l'esistenza degli
atomi. Il terzo studio, sulla interpretazione dell'effetto fotoelettrico,
avanzava l'ipotesi della propagazione della luce mediante quanti discreti di
energia (fotoni); quest'ultimo studio, gli valse il premio Nobel nel 1921. Nel
1916 pubblicò La memoria: fondamenti della teoria della relatività generale,
frutto di oltre 10 anni di studio. Questo lavoro è considerato dal fisico
stesso il suo maggior contributo scientifico e si inserisce nella sua ricerca
rivolta alla geometrizzazione della fisica. Con l'avvento al potere di Hitler,
Einstein fu costretto ad emigrare negli USA dove insegnò all'università di
Princeton. Einstein disprezzava la violenza e la guerra, ma fu doppiamente
coinvolto nella realizzazione della bomba atomica. In primo luogo perché è uno
dei risultati della relatività, in secondo luogo perché scrisse insieme ad
altri fisici, una famosa lettera al presidente Roosevelt, che segnò l'inizio
per la costruzione dell'arma nucleare. Terminata la guerra Einstein si impegnò
attivamente contro la guerra e le persecuzioni razziste, compilando una
dichiarazione contro le armi nucleari. Il mondo fu un po' più piccolo quando
morì, a Princeton, nel 1955.
La teoria della relatività
La fisica classica era il sistema sul quale si
basava tutta la scienza dell'800; fondato sui concetti di spazio e tempo, esso
sembrava incrollabile: secondo il sistema di Newton tutti i fenomeni fisici
devono essere considerati movimenti di punti materiali nello spazio, movimenti
retti da leggi meccanicistiche. All'inizio del secolo si verifica un grande
sconvolgimento: le conseguenze delle leggi sull'elettromagnetismo di Maxwell
mettono in discussione i principi della fisica newtoniana creando un vuoto e di
conseguenza un disorientamento culturale che si estende non solo al campo
scientifico, ma a tutto il sapere occidentale; il tentativo di dare un risposta
a questo momento di crisi porta alla ricerca di nuove certezze. Nella fisica
newtoniana il tempo (e anche lo spazio) è un concetto assoluto, si tratta cioè
del tempo vero, che scorre uniformemente in tutti i sistemi di riferimento.
Einstein rivoluzionando il pensiero comune, comincia a considerare il tempo
come una grandezza misurabile in relazione a un sistema preso come sistema di
riferimento.
La teoria della relatività si basa su due
postulati della RELATIVITA' RISTRETTA:
- tutte
le leggi della fisica (sia la meccanica che l'elettromagnetismo) sono
invarianti rispetto a sistemi di riferimento che si muovono relativamente
di moto rettilineo uniforme;
- la
velocità della luce nel vuoto è costante (c = 300000 Km/s) e indipendente
dalla velocità relativa della fonte luminosa e dell'osservatore.
Secondo i due postulati, non esiste un unico
sistema di riferimento preferenziale per la descrizione degli eventi fisici:
tutti i sistemi di riferimento non accelerati sono ugualmente validi.
Confrontando un orologio (ad esempio un
orologio a luce) fermo e uno in moto rettilineo uniforme ci si accorge che
l'orologio in moto ritarda rispetto all'altro; questo risultato, che va sotto
il nome di dilazione dei tempi, mette in evidenza che il tempo è privo di
una visione assoluta, ma risente della velocità relativa dei sistemi,
analogamente intuì la contrazione degli spazi.
Gli effetti relativistici sono trascurabili
per velocità relative basse, condizione in cui la fisica classica è valida; al
contrario per velocità prossime alla velocità della luce gli intervalli di
tempi si dilatano fino a giungere a un valore infinito se ci si muove alla
velocità della luce.
Prima di
Einstein un altro fisico, Lorentz, aveva cercato di individuare delle
trasformazioni tali che le leggi della fisica fossero invarianti rispetto a
sistemi inerziali. La teoria della relatività permette di correggere le
leggi della fisica classica fino ad arrivare alla relazione E=mc2 che rappresenta IL PRINCIPIO DI INVARIANZA
TRA MASSA ED ENERGIA: la massa di un corpo è considerata come un magazzino
di energia perché a una massa corrisponde un'energia equivalente e a un'energia
corrisponde una massa equivalente, mentre prima si era parlato solo di
conservazione di energia o di conservazione di massa.
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