La fisica alla fine dell’800
Alla fine del 1800 tutti i fenomeni naturali
si spiegano tramite l’azione di due
forze fondamentali:
• La forza di gravità interpretata da Newton (1686)
• L’elettromagnetismo espresso dalla sintesi
delle equazioni di Maxwell (1861)
1894 Michelson:
«È probabile che la maggior parte dei principi generali sia stabilita con
sicurezza e che i futuri progressi saranno legati alla rigorosa
applicazione di tali principi. Le prossime verità delle scienze fisiche
vanno cercate nel sesto ordine decimale.»
Rimanevano «problemini»:
• L’etere
• Velocità luce costante
Vera e propria rivoluzione culturale
1864 J.C. Maxwell mette in forma matematica l’elettromagnetismo
Maxwell con queste equazioni per la prima volta
mostrò che un fenomeno fisico complesso come
l’elettromagnetismo poteva essere matematizzato
in modo semplice ma completo.
• 1632 Galileo enuncia che:
Le leggi che governano la meccanica non variano per soggetti
in quiete o in movimento rettilineo ed uniforme.
Trasformate di Galileo:
Michelson e Morley
L’etere non esiste e la velocità
della luce c non varia e quindi
non si somma
1905 A. Einstein risolve la questione in modo inusuale: prende atto dei
fatti:
• L’etere non esiste.
• Tutte le leggi della natura devono essere invarianti in sistemi inerziali
comprese le leggi dell’elettromagnetismo.
• La velocità della luce deve essere la stessa in tutti i sistemi di
riferimento inerziali, ma c=s/t
Lo spazio e il tempo devono essere relativi
La dilatazione dei tempi
La contrazione dello spazio
La teoria ha delle conseguenze stupefacenti e paradossali sulla
meccanica dei movimenti: IL TEMPO E LO SPAZIO SONO DIPENDENTI
Tra un osservatore in moto rispetto ad un altro che consideriamo
fermo:
• Le distanze si accorciano
• I tempi corrono più lentamente
• Due avvenimenti distanti, che per un osservatore sono simultanei, per
un altro non lo sono
• Le velocità non si sommano in modo lineare.
Sembrate delle assurdità, perché?
Tutti questi effetti sono trascurabili a velocità a noi abituali MA
risultano evidenti solo per velocità superiori ad almeno 1/10 di c
Proviamo
La teoria della Relatività Generale (1916)
Il problema della gravità di Newton
• Einstein cercava una nuova teoria della gravità che fosse compatibile con la
relatività ristretta
• Consideriamo la Terra in orbita attorno al Sole.
• Per Newton: La stella tiene il pianeta in orbita grazie ad un non ben
identificato “guinzaglio” gravitazionale, che istantaneamente si propaga ed
“afferra” il pianeta.
• Per Einstein: La presenza di un oggetto con massa come il Sole deforma la
struttura dello spazio circostante quindi il moto della Terra è determinato dal
tipo di curvatura.
CURVATURA DELLO SPAZIO-TEMPO
LA MASSA CAUSA LA
CURVATURA DELLO SPAZIO E I
CORPI CHE VIAGGIANO NELLO
SPAZIO CURVO VENGONO
DEVIATI NELLA LORO
TRAIETTORIA COME SE UNA
FORZA AGISSE SU DI LORO
Nel 1919 tramite l’osservazione di un eclissi solare si provò la teoria
della relatività generale
Fu chiesto ad Einstein cosa avrebbe pensato se la sua teoria fosse
risultata non corretta.
La sua risposta fu:
“Dio avrebbe perso una grande opportunità”
L’ «errore» di Einstein
• Applicando la teoria della relatività generale Einstein conclude che
l’Universo è in contrazione
• Ma l’Universo doveva essere immutabile
Aggiunse una costante cosmologica che creava una forza repulsiva G
Einstein la definisce il suo più grande errore
MA…
… Studiando le stelle si ha oggi la prova che l’Universo è in
espansione e accelera la propria espansione.
Cosa vuol dire questo?
Circa il 70% del nostro Universo è formato di una “sostanza”
sconosciuta chiamata Energia Oscura, che permea lo spazio e spinge
la materia ad allontanarsi, contrariamente a quanto fa la forza di
gravità.
QUINDI NON C’È PiÙ NULLA DA SCOPRIRE?
