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IL PRINCIPIO DI RELATIVITA’ RISALE AGLI
INIZI DEL 600 CON GALILEO GALILEI. NELLA
SECONDA META’ DE 600 NEWTON SCRIVE
“PHILOSOPHIAE NATURALIS PRINCIPIA
MATEMATICA”CHE POI SARA IL
FONDAMENTO DELLA FISICA CLASSICA E
NEL QUALE AFFERMA:
LO STUDIO DEL MOVIMENTO DEI CORPI
RICHIEDE NECESSARIAMENTE L’
INTRODUZIONE DI UN SISTEMA DI
RIFERIMENTO
LE LEGGI DELLA MECCANICA SONO VALIDE
QUANDO IL MOVIMENTODEI CORPI E’
RIFERITO AD UN SISTEMA DI RIFERIMENTO
INERZIALE
LA LUNGHEZZA DI UN SEGMENTO AB NON
DIPENDE DAL SISTEMA DI RIFERIMENTO DA
CUI E’ MISURATA ; QUINDI LA LUNGHEZZA
DI UN REGOLO CHE SI MUOVE CON
VELOCITA’ V RISPETTO AL SISTEMA S E’LA
STESSA SIA QUANDO E’ MISURATA DA UN
OSSERVATORE C, CHE VEDE IL REGOLO
MUOVERSI, SIA QUANDO E’ MISURATA DA
UN OSSERVATORE C1, RISPETTO AL QUALE
IL REGOLO E’ FERMO
ISAC NEWTON
FINO ALLA FINE DELL’ 800 NESSUNO AVREBBE
MESSO IN DISCUSSIONE QUESTE LEGGI .
MA POI GIUNSE …..
ALBERT EINSTEIN
EINSTEIN VOLEVA COMPRENDERE
LE LEGGI DELLA NATURA E FU
MOLTO INCURIOSITO DALLA LUCE.
LA LUCE HA SEMPRE RISCOSSO
CURIOSITA’ NEI VARI SCIENZIATI,
PER ESEMPIO GALILEI, IL QUALE
VOLEVA SCOPRIRE LA VELOCITA’
DELLA LUCE E PER TENTARE DI
MISURARLA SI RECO’ DI NOTTE
SULLE COLLINE TOSCANE CON UN
ASSISTENTE, ENTRAMBI AVEVANO
UNA LAMPADA CON UN
OTTURATORE, UNO DEI DUE
DOVEVA SOLLEVARE L’OTTURATORE
E L’ALTRO, SISTEMATO AD UNA
CERTA DISTANZA, AVREBBE
SOLLEVATO IL SUO NON APPENA
RICEVUTO IL SEGNALE LUMINOSO;
DAL RITARDO DEL RICEVIMENTO
DELLA LUCE DI RITORNO DA PARTE
DEL PRIMO OSSERVATORE,
CONOSCENDO LA DISTANZA TRA LE
DUE POSIZIONI , GALILEI SPERAVA
DI POTER CALCOLARE LA VELOCITA’
DELLA LUCE
G . GALILEI
LA VELOCITA’ DELLA LUCE FU PERO’ CALCOLATA SOLO
SUCCESSIVAMENTE DA ALCUNI SCIENZIATI CHE
L’APPROSSIMARONO A 300.000 Km/sec . PUR ESSENDO MOLTO
ELEVATA LA VELOCITA’ DELLA LUCE PERO’ NON E’ INFINITA, CIOE’
NON SI PROPAGA ISTANTANEAMENTE E ANCHE SE QUESTO A
LIVELLO MACROSCOPICO (QUANDO ABBIAMO A CHE FARE CON
VELOCITA’ MOLTO PIU’ PICCOLE RISPETTO A QUELLE DELLA LUCE)
PUO’ SEMBRARE VERO A LIVELLO MICROSCOPICO (QUANDO
ABBIAMO A CHE FARE CON VELOCITA’ PROSSIME A QUELLE DELLA
LUCE) CI RENDIAMO CONTO CHE IN REALTA’ NON E’ COSI’ INFATTI
ANCHE I RAGGI EMESSI DAL SOLE PRIMA DI RAGGIUNGERE LA
TERRA VIAGGIANO NELLO SPAZIO PER 8 MINUTI. MENTRE IL SUONO
SI PROPAGA SOLO NELL’ ARIA LA LUCE SI PROPAGA ANCHE NEL
VUOTO; QUESTA COSA NON POTEVA SEMBRARE REALE AGLI
SCIENZIATI DEL TEMPO E COSI SI INIZIO’ A PENSARE CHE IL VUOTO
IN REALTA’ NON FOSSE DEL TUTTO VUOTO, MA CHE IN TUTTO LO
SPAZIO CI FOSSE UNA SOSTANZA INVISIBILE CHE PERMETTESSE
ALLA LUCE DI PROPAGARSI, QUESTA SOSTANZA FU CHIAMATA
ETERE (DAL GRECO “AITHEIN” = BRILLANTE).
SEMPRE IN QUESTO PERIODO MAXWELL SCOPRI’
CHE AD UN’OSCILLAZIONE ELETTRICA
CORRISPONDEVA UN’OSCILLAZIONE MAGNETICA,
E CHE QUESTE ONDE SI PROPAGAVANO NELLO
SPAZIO SEMPRE ALLA STESSA VELOCITA’ PARI A
300.000 Km/sec, SI PENSO’ COSI’ CHE LA LUCE
FOSSE UN’ONDA ELETTROMAGNETICA CHE SI
PROPAGAVA ATTRAVERSO L’ETERE; TUTTAVIA
QUESTE ONDE SI PROPAGANO IN UN CORPO
SOLIDO E LA VELOCITA’ DIPENDE DALLA RIGIDITA’
DEL CORPO (QUANTO MAGGIORE E’ LA RIGIDITA’
DEL CORPO TANTO MAGGIORE SARA’ LA VELOCITA’
DELL’ONDA) ED ESSENDO LA VELOCITA’ DELLA
LUCE MOLTO ELEVATA L’ETERE SAREBBE DOVUTA
ESSERE LA SOSTANZA PIU’ RIGIDA
DELL’UNIVERSO, INOLTRE SAREBBE DOVUTO
ESSERE TRASPARENTE, DISTRIBUITO
UNIFORMEMENTE IN TUTTO L’UNIVERSO E
INFINITAMENTE LEGGERO ED ELASTICO INFATTI
NON PONE FRENO AGLI OGGETTI CHE
L’ATTRAVERSANO (ES. UN’AUTOMOBILE CHE VA A
100Km/h E’ FRENATA DALLA RESISTENZA
DELL’ARIA, LA TERRA CHE INVECE SI MUOVE A
GRAN VELOCITA’ NELL’ETERE NON E’ FRENATA PUR
AVENDO L’ETERE CHE LE SOFFIA CONTRO,
INOLTRE L’ETRE DOVEVA ESSERE PRESENTE
ANCHE NEI CORPI SOLIDI PERCHE LA LUCE ANCHE
IL VETRO E I MATERIALI PIU’ DENSI
MAXWELL
IL CONCETTO DI ETERE
CROLLO’ POI CON
L’ESPERIMENTO DI
MICHELSON E MORLEY CHE
IN REALTA’ FU PROGETTATO
PER DIMOSTRARE
L’ESISTENZA DELL’ETERE ED
IL SUO INFLUSSO SULLA
PROPAGAZIONE DELLA LUCE
SULLA TERRA, I DUE
SCIENZIATI AFFERMAVANO
CHE LA LUCE PER
PROPAGARSI AVEVA
BISOGNO DELL’ETERE, CHE
LA TERRA RUOTAVA
NELL’ETERE QUINDI SU DI
NOI SOFFIAVA UN VENTO
D’ETERE E CHE LA LUCE
DOVEVA NECESSARIAMENTE
RISENTIRE DELL’EFFETTO
DEL VENTO CAMBIANDO LA
SUA VELOCITA’ A SECONDA
DELLA DIREZIONE.
MICHELSON & MORLEY
NEL 1881 MICHELSON E MORLEY
COSTRUIRONO UNA PIATTAFORMA DOTATA DI
1 SORGENTE DI LUCE, 2 SPECCHI (B,C), 1
CANNOCCHIALE ED UN 30 SPECCHIO (A) CHE
RIFLETTE UNA PARTE DELLA LUCE E LASCIA
PASSARE IL RESTO, LA DISTANZA TRA B ED A
E’ UGUALE A QUELLA TRA C ED A. L’IMPULSO
LUMINOSO PARTE DALLA LAMPADINA ED
ARRIVA AD A DOVE UNA PARTE DI LUCE
PASSA E L’ALTRA E’ RIFLESSA VERSO IL
BASSO, I 2 RAGGI LUMINOSI ARRIVANO A C E A
B, SI RIFLETTONO E RITORNANO A C
ARRIVANDO POI AL RIVELATORE. SECONDO
MICHELSON E MORLEY COME COSEGUENZA
DEL VENTO D’ETERE LE BANDE LUMINOSE
NEL CANNOCCHIALE SI SAREBBERO DOVUTE
SPOSTARE ED INVECE, PUR FACENDO
RUOTARE PERIODICAMENTE L’APPARECCHIO
DI 3600 E PROVANDO L’ESPERIMENTO PIU’
VOLTE ALL’ANNO, LE BANDE FORMATE
DALL’INTERFERENZA DEI DUE FASCI DI LUCE
NON SI SPOSTARONO. L’ ESPERIMENTO NON
EBBE NESSUN RISULTATO:
1) O IL VENTO D’ETRE NON ESISTE
2) O ESISTE MA NON HA NESSUN EFFETTO
SULLA LUCE.
POI SUCCESSIVAMENTE EINSTEIN DIMOSTRO’
CHE L’ETERE NON ESISTE E CHE LA
VELOCITA’ DELLA LUCE E’ SEMPRE LA
STESSA.
EINSTEIN DECISE DI AFFIDARSI A 2 POSTULATI:
1) LA VELOCITA’ DELLA LUCE E’ SEMPRE LA STESSA PER
QUALSIASI OSSERVATORE
2) LE LEGGI FISICHE CHE DESCRIVONO I FENOMENI DELLA
NATURA HANNO LE STESSE FORZE PER TUTTI GLI
OSSERVATORI INDIFFERENTEMENTE DAL SUO STATO DI
MOTO
E PER DIMOSTRARE CHE C E’ COSTANTE SCARDINO’ LE
PIU’ RADICATE LEGGI CLASSICHE SUL TEMPO E SULLO
SPAZIO. NELLA SUA TEORIA DELLA RELATIVITA’
“RISTRETTA” (1905) (PER RISTRETTA S’INTENDE CHE LA
TEORIA ERA LIMITATA ALLA DESCRIZIONE DI
OSSERVATORI IN MOTO UNIFORME GLI UNI RISPETTO
AGLI ALTRISENZA CONSIDERARE I SISTEMI DI
RIFERIMENTO INERZIALI ) EINSTEIN ESTENDE IL
PRINCIPIO DI RELATIVITA’ ANCHE A SOGGETTI CHE SI
MUOVONO A VELOCITA’ VICINE A QUELLE DELLA LUCE.
UN’ALTRA NOVITA’ STA’ NEL FATTO CHE SECONDO LA
FISICA TRADIZIONALE E LA VISIONE DELLA RELATIVITA’ DI
GALILEO E DI NEWTON LE VELOCITA DEGLI OGGETTI SI
SOMMANO, PER ESEMPIO SE SU UN TRENO CHE SI
MUOVE A VELOCITA’ V C’è UN CONTROLLORE CHE
CORRE A VELOCITA’ U IL CONTROLLORE SI MUOVERA’ A
VELOCITA PARI A V+U. EISTEIN HA SCOPERTO INVECE
CHE L’ADDIZIONE DI 2 VELOCITA’ DA’ SEMPRE UN
RISULTATO MINORE ALLA LORO SOMMA INFATTI
V
= (v+u) /1+uv/c2 , E CI DICE ANCHE CHE SE OSSERVIAMO
LA LUCE EMESSA DA UNA SORGENTE CHE SI MUOVE
RISPETTO A NOI MISUREREMO PER LA LUCE SEMPRE LA
STESSA VELOCITA’ INDIPENDENTEMENTE DALLA
VELOCITA’ DELLA SORGENTE CHE L’HA EMESSA, ES. SE
UNA MACCHINA SI MUOVE A VELOCITA’ V LA VELOCITA’
DELLA LUCE EMESSA DAI FARI DELLA MACCHINA SARA’
SEMPRE UGUALE A C E NON A C+V. LA VELOCITA’ DELLA
LUCE E’ UNA COSTANTE UNIVERSALE. QUESTO PORTA AL
CROLLO DELLA SIMULTANEITA’ DEGLI EVENTI
IMMAGINIAMO IL VAGONE DI UN TRENO E AL CENTRO DEL VAGONE
UNA LAMPADA CHE AVVIA LA LUCE AVANTI E INDIETRO A DUE
SCHERMI SITUATI ALL’ESTREMITA’ DEL VAGONE. PER ME CHE STO A
TERRA QUANDO IL TRENO E’ FERMO VEDO LA LUCE ARRIVARE
INSIEME, QUANDO IL TRENO E’ IN MOVIMENTO VERSO SINISTRA
VEDO ARRIVARE PRIMA IL FASCIO DI LUCE DI DESTRA E POI QUELLO
DI SINISTRA IN QUANTO LO SPECCHIO DI DESTRA VA INCONTRO
ALLA LUCE. COSI’ I DUE VENTI CHE CI SEMBRAVANO SIMULTANEI
QUANDO IL TRENO ERA FERMO ORA CON IL TRENO IN MOVIMENTO
NON LO SONO PIU’. SE METTO LA LAMPADA A TERRA PER NOI CHE
STIAMO A TERRA GLI EVENTI SONO SIMULTANEI PER CHI STA SUL
TRENO IN MOVIMENTO E CHE VEDE LA TERRA MUOVERSI GLI
EVENTI NON SONO PIU’ SIMULTANEI. COSI’ GLI AVVENOMENTI CHE
SONO SIMULTANEI PER UN OSSERVATORE FERMO NON LO SONO
PER UNO IN MOVIMENTO E VICEVERSA.
IMMAGINIAMO UN DIRIGIBILE CON SOPRA UN
CRONOMETRO E IMMAGINIAMO DUE
CRONOMETRI A TERRA, SE IL DIRIGIBILE E’
FERMO E’ POSSIBILE SINCRONIZZARE GLI
OROLOGI MA, SE IL DIRIGIBILE SI MUOVE, PER
NOI CHE STIAMO FERMI IL CRONOMETRO IN
MOVIMENTO RITARDA RISPETTO A QUELLO
FERMO, DAL PUNTO DI VISTA DEL DIRIGIBILE E’
INVECE IL TERRENO A SPOSTARSI E DI
COSEGUENZA E’ IL CRONOMETRO A TERRA CHE
RIMANE INDIETRO. GLI ORALOGI IN MOTO
BATTONO IL TEMPO PIU’ LENTAMENTE.
PROPRIO PERCHE’ C E’ UNA COSTANTE UNIVERSALE EINSTEIN
DECISE DI COSTRUIRE UN OROLOGIO UNIVERSALE. LA
LAMPADINA EMETTE UN IMPULSO LUMINOSO CHE SALE ALLO
SPECCHIO E RIFLETTE FINO AL FONDO DOVE C’E’ UN
CONTATORE CHE FA BATTERE UN TIC DELL’OROLOGIO E FA
PARTIRE UN NUOVO IMPULSO. QUEST’ OROLOGIO BATTE IL
TEMPO IN BASE ALLA PROPAGAZIONE DELLA LUCE ED
ESSENDO LA VELOCITA’ DELLA LUCE UNA COSTANTE IN
QUALSIASI PUNTO DELL’UNIVERSO SI TROVINO QUESTI
OROLOGI BATTERANNO SEMPRE LO STESSO TEMPO. SE PERO’
ABBIAMO DUE OROLOGI UNIVERSALI E UNO LO METTIAMO IN
MOVIMENTO SU UN CARRELLO DAL PUNTO DI VISTA DI CHI E’
FERMO L’OROLOGIO SUL CARRELLO BATTE IL TEMPO PIU’
LENTAMENTE; LE LUCE VIAGGIA SEMPRE ALLA STESSA
VELOCITA’ MA DEVE COMPIERE UN TRAGITTO PIU’ LUNGO TRA
UN TIC E L’ALTRO DI UN OROLOGIO. SE CI METTIAMO INVECE
DAL PUNTO DI VISTA DELL’OROLOGIO IN MOVIMENTO E’
L’OROLOGIO FISSATO A TERRA A BATTERE PIU’ LENTAMENTE. IL
TEMPO NON E’ ASSOLUTO MA QUANTO MAGGIORMENTE SI
MUOVE L’OROLOGIO TANTO PIU’ LENTO SARA’ LO SCORRERE
DEL TEMPO.
PARADOSSO DEI GEMELLI
CI SONO DUE GEMELLI: TIM E LEE.
LEE PARTE AD ESPLORERE
L’UNIVERSO SU UN’ASTRONAVE
CHE VA A VELOCITA’ PROSSIME A
QUELLE DELLA LUCE, POI LEE
STUFATOSI DELLO SPAZIO DECIDE
DI TORNARE A CASA E UNA VOLTA
ARRIVATO TROVERA’ IL SUO
GEMELLO MOLTO PIU’ VECCHIO DI
LUI. IN REALTA’ QUESTO
PARADOSSO HA UN ERRORE IN
QUANTO LE IDEE DI EINSTEIN SONO
VALIDE SOLO NEI MOTI RETTILINEI
UNIFORMI E LEE NON HA
COSTANTEMENTE UN MOTO
RETTILINEO UNIFORME IN QUANTO
NEL MOMENTO IN CUI DECIDE DI
RITORNARE A CASA DECELERA E SI
FERMA.
2d = c t
t = 2d / c
SPOSTAMENTO CABINA 2 a = v t1
SPOSTAMENTO LUCE
2 f = c t1
f>d
t > t1
t = 2d / c
f = c t1 / 2
t1 = 2f / c
d=ct/2
f 2 = a2 + d 2
[ c2 ( t1) 2 ] / 4 = ( v2 t 2 ) / 4 + (c2 t 2) / 4
c 2( t1) 2 = v 2 t 2 + c2 t 2
c 2 ( t1)2 – v 2 ( t1)2= c 2 t 2
( t1 )2( c 2 – v 2 ) = c 2 t2
( t1 )2 = [ c2 t 2 ] / ( c 2 – v 2 )
( t1 )2 = t 2 / ( c 2 – v 2 ) / c 2
( t1 )2 = t 2 / 1 – v2 / c 2
UN’ALTRA
DIMOSTRAZIONE
DELLA DILATAZIONE
DEI TEMPI E’ IL
DECADIMENTO DEL
MUONE, I MUONI
SONO PARTICELLE
SUBATOMICHE CHE
DECADONO IN
POCHISSIMO TEMPO E
SE NON CI FOSSE LA
DILATAZIONE DEL
TEMPO NON
RIUSCIREBBERO MAI
AD ARRIVARE SULLA
TERRA.
LA MISURA DELLA LUNGHEZZA DI
UN OGGETTO IN MOVIMENTO
RICHIEDE LA LOCALIZZAZIONE DEI
SUOI ESTREMI ALLO STESSO
ISTANTE E SICCOME LA
SIMULTANEITA’ E’ RELATIVA ANCHE
LE MISURE DELLA LUNGHEZZA
SONO RELATIVE AL SISTEMA DI
RIFERIMENTO IN CUI SONO
ESEGUITE.
SE VOLESSIMO MISURARE IL TEMPO CHE IMPIEGA UN
DIRIGIBILE PER PERCORRERE LA DISTANZA TRA DUE
BAMDIERE NOI CHE STIAMO A TERRA VEDREMO CHE
IMPIEGHERA’ UN CERTO TEMPO T CHE MOLTIPLICATO
PER LA VELOCITA’ DEL DIRIGIBILE CI DARA’ LA DISTANZA
TRA LE BANDIERE CIOE’ LO SPAZIO PERCORSO
( D = V T ), TUTTAVIA SEMPRE DAL NOSTRO PUNTO DI
VISTA IL CRONOMETRO CHE STA SUL DIRIGIBILE RITARDA
E DI CONSEGUENZA ANCHE LO SPAZIO PERCORSO SARA’
MINORE ( d = V t ). SE INVECE METTIAMO LE BANDIERE
AGLI ESTREMI DEL DIRIGIBILE PER CHI STA SUL
DIRIGIBILE E’ IL CRONOMETRO CHE STA A TERRA A
RITARDARE, PER CHI STA A TERRA APPARE QUINDI
RIDOTTA LA DISTANZA TRA LE BANDIERE E CIOE’ LA
LUNGHEZZA DEL DIRIGIBILE. LA LUNGHEZZA DI UN
SOGGETTO IN MOVIMENTO APPARE CONTRATTA.
l=vt la lunghezza di un soggetto in
movimento appare contratta.
DIMOSTRAZIONE
t=t1/√[1-(v/c)2]
t1=t√[1-(v/c)2]
l1=vt1
l1=vt√[1-(v/c)2]
vt=l
l1=l√[1-(v/c)2]
l1/l=√[1-(v/c)2]
Einstein inoltre è famosissimo per la sua
formula E=mc2. Uno scienziato dell’800 ci
avrebbe detto che nulla si crea e nulla si
distrugge (un’energia si trasforma in un’altra ma
l’energia totale resta uguale). Per Einstein non
è così infatti lui afferma che per creare energia
si perde una parte, se pur minima, di massa; ed
è proprio attraverso la formula sopra citata a
dimostrare che anche una massa molto piccola
se trasformata in energia libera un’ energia
molto grande.
CHE COSA SUCCEDE SE
LASCIAMO CADERE INSIEME DUE
OGGETTI DI PESO DIVERSO?
Il primo a porsi questa domanda fu Galileo il
quale, secondo la leggenda, fece cadere dalla
torre di Pisa due oggetti ed osservò che essi
arrivarono a terra nello stesso istante.
Lo stesso esperimento è stato ripetuto da alcuni
astronauti americani sulla superficie della luna
dove, senza gli effetti della resistenza dell’aria e
lontano da ogni forma di attrazione
gravitazionale un sasso e una piuma arrivarono
a terra contemporaneamente.
Nel 600 Newton afferma che per accelerare un
oggetto bisogna applicare una forza, ad un
oggetto più pesante bisogna applicare una
forza maggiore in quanto fa più resistenza,
quindi la massa è la misura della resistenza di
un oggetto alle spinte cioè la tendenza di un
oggetto a rimanere in uno stato di
inerzia.questo è proprio quello che dice F=ma,
cioè per una data forza l’accelerazione è
maggiore se la massa inerzialeè minima,per
una massa inerziale invece l’accelerazione è
maggiore se applico una forza maggiore.
Newton scoprì inoltre che la massa degli oggetti
determina l’attrazione di gravità. Il peso di un
oggetto è dato infatti dalla sua massa per
l’accelerazione di gravità (P=mg).Ogni oggetto
ha quindi due masse, una passiva (la massa
inerziale) che è resistente alle spinte, ed una
attiva (la massa gravitazionale) che invece
attrae le altre masse. L’ accelerazione è
appunto il rapporto tra la massa gravitazionale
e la massa inerziale a=(M/m)g . Newton scoprì
che questo rapporto era uguale per tutti gli
oggetti e che precisamente era 1 questo ci fa
capire che le due masse sono uguali.Il perché
però nessuno ha saputo spiegarlo.
Per capire il vero significato di queste
osservazioni abbiamo dovuto aspettare….
ALBERT EINSTEIN
EINSTEIN DICE:
“ Me ne stavo seduto nell’
ufficio brevetti di Berna
quando all’improvviso ho
pensato: se una persona
cade liberamente non sentirà
il proprio peso,questo
semplice pensiero mi ha
fatto un’ impressione
profonda e mi ha dato l’
impulso verso una teoria
della gravità ”
Da un’ intuizione così semplice
nasce la Relatività Generale.
CHE COS’E’ LA FORZA DI GRAVITA’?
Per Newton il meccanismo con cui agiva
questa forza era un mistero, si supponeva
che fosse un’ azione a distanza e che i
suoi effetti si sentissero istantaneamente .
Anche se nessuno era soddisfatto di
questa spiegazione le leggi di Newton
funzionavano a perfezione anche senza la
spiegazione del meccanismo.
Poi Einstein si rese conto , come abbiamo già
detto prima , che se una qualsiasi persona è in
un ascensore e la corda si spezza durante la
caduta questa non sentirà più il suo peso. Il suo
pricipio di equivalenza dice infatti che la gravità
può essere simulata da un’ accelerazione e l’
accelerazione può essere interpretata come
gravità. Secondo questo principio la materia
deforma lo spazio incurvandolo e la
deformazione dello spazio accelera gli oggetti
nei dintorni. Quest’accelerazione è quella che
noi chiamiamo gravità.
Un lenzuolo se non c’è materia è piatto se
mettiamo una sfera si forma un avvallamento e
una pallina che si trova nelle vicinanze tende a
cadere sulla sfera. Una massa attrae l’altra
perché lo spazio è incurvato, la pallina in
assenza di altri corpi si muove in linea retta, se
invece una più grande crea un avvallamento
questa viene catturata e si formano i satelliti. L’
avvallamento è tanto più profondo quanto più
piccola e densa è la materia che lo deforma,
una stella di neutroni che può avere la massa
del sole condensata in una sfera col raggio di
pochi km crea una forte deformazione dello
spazio, perfino la luce può essere deviata se
passa vicino una stella di neutroni.
Quando la
densità della
materia supera
un certo limite si
arriva al punto in
cui lo spazio ha
una
deformazione
profonda,
creando un
avvallamento
infinito, perfino la
luce una volta
catturata non può
più uscire. In un
punto del cielo
dove prima c’era
una stella ora c’è
una sfera perfetta
completamente
nera che non
emette radiazioni
e che cattura
definitivamente
tutto ciò che gli si
avvicina, è un
buco nero.
Se stessimo con una navicella nelle vicinanze di un buco
nero e volessimo inviare un astronauta a controllare da
vicino lo vedremmo scendere sempre più lentamente fino
a scomparire e man mano che si avvicinerebbe al buco
nero la caduta diventerebbe sempre più rapida e il corpo si
deformerebbe allungandosi in quanto la gravità è più forte
ai piedi che alla testa. L’astronauta invece vedrebbe man
mano cade il cielo che si condensa in un piccolo oblò
cambiando di colore. Per chi osserva da lontano il tempo
vicino al bordo del buco nero sembra fermarsi ed inoltre la
sua gravità vorrebbe rallentare le onde elettro-magnetiche
ma non ci riesce: la velocità della luce è sempre la stessa
e le onde vengono stirate riducendone la frequenza,
perciò la caduta sembra non finire mai, la sua immagine
più rossa e la sua voce inviata via radio sempre più grave.
Per chi sta vicino al buco nero il tempo scorre
normalmente ma la caduta è sempre più rapida, la gravità
curva la luce e cerca di accelerarla ma non ci riesce e si
accontenta di aumentarne la frequenza, per questo tutto il
cielo chiuso in un oblò ha le stelle di colore azzurro e la
voce che arriva dall’astronave via radio sembra più acuta.
