La Teoria della Relatività

La Teoria della Relatività
e la crisi del positivismo
1
A
A cavallo
cavallo fra
fra ilil sec
sec XIX
XIX ee XX,
XX, le
le certezze
certezze
della
della scienza
scienza entrarono
entrarono in
in crisi.
crisi.
II modelli
modelli matematici
matematici ee fisici
fisici dei
dei fenomeni
fenomeni
si
si rivelarono
rivelarono non
non adeguati
adeguati ad
ad interpretare
interpretare
la
la realtà.
realtà.
Il
Il mondo
mondo sembrava
sembrava più
più complicato
complicato del
del
previsto
previsto ee ilil disegno
disegno di
di Escher
Escher della
della slide
slide 1
1
èè segno
segno di
di una
una profonda
profonda inquietudine.
inquietudine.
2
Quei
Quei modelli
modelli sono
sono usati
usati ancor
ancor oggi
oggi con
con
successo,
successo, ma
ma sono
sono solo
solo delle
delle buone
buone
approssimazioni
approssimazioni da
da applicarsi
applicarsi alla
alla realtà
realtà
percepita
percepita dagli
dagli umani….
umani….
…ma
…ma l’universo
l’universo si
si rivelò
rivelò più
più complicato
complicato del
del
previsto,
previsto, sia
sia nell’infinitamente
nell’infinitamente piccolo,
piccolo, che
che
nell’infinitamente
nell’infinitamente grande….
grande…. ee comunque
comunque non
non
si
si poteva
poteva più
più considerare
considerare infinita
infinita la
la velocità
velocità
della
della luce.
luce.
3
Guardate
Guardate con
con quale
quale eleganza
eleganza Maxwell
Maxwell
descrisse
descrisse che
che elettricità
elettricità ee magnetismo
magnetismo
erano
erano manifestazioni
manifestazioni dello
dello stesso
stesso fenomeno
fenomeno
fisico:
fisico:
C
C èè la
la velocità
velocità della
della luce
luce
nel
nel vuoto
vuoto ee si
si sapeva
sapeva ormai
ormai
che
che questa
questa aveva
aveva un
un valore
valore di
di
300000
300000 km/s
km/s
Purtroppo
Purtroppo venne
venne la
la
curiosità
curiosità di
di sapere
sapere
come
come si
si propagavano
propagavano le
le onde,
onde,
come
come si
si propagava
propagava la
la luce….
luce….
E
E questo
questo costituì
costituì
l’inizio
l’inizio della
della fine.
fine.
4
Parallelamente
Parallelamente Planck
Planck dimostrò
dimostrò che
che ii modelli
modelli
classici
classici non
non valevano
valevano nell’infinitamente
nell’infinitamente piccolo
piccolo
Si
Si concepirono
concepirono geometrie
geometrie non
non basate
basate sui
sui postulati
postulati
di
di Euclide
Euclide (Poincaré,
(Poincaré, Riemann,
Riemann, Lobacevskji)
Lobacevskji)
Freud
Freud dimostrò
dimostrò che
che ilil comportamento
comportamento dell’uomo
dell’uomo non
non
era
era determinato
determinato solo
solo dalla
dalla ragione
ragione ee dalle
dalle
condizioni
condizioni ambientali,
ambientali, ma
ma da
da cause
cause più
più complesse
complesse ee
nascoste
nascoste
5
COMINCIAMO DA GALILEO
Egli
Egli fu
fu ilil primo
primo aa concepire
concepire
una
una teoria
teoria della
della relatività.
relatività.
«Dall’interno
«Dall’interno di
di una
una nave
nave non
non si
si può
può
decidere
decidere se
se essa
essa èè ferma
ferma oo
in
in movimento
movimento facendo
facendo esperimenti
esperimenti
di
di meccanica».
meccanica».
Noi
Noi avvertiamo
avvertiamo questa
questa sensazione
sensazione
in
in treno
treno quando
quando questo
questo non
non accelera.
accelera.
Non
Non c’è
c’è un
un punto
punto di
di osservazione
osservazione privilegiato
privilegiato della
della realtà:
realtà:
ilil moto
moto relativo
relativo dei
dei pianeti
pianeti attorno
attorno al
al sole
sole aveva
aveva
ingannato
ingannato gli
gli uomini
uomini per
per millenni.
millenni.
6
MA NEWTON …..
Pensava
Pensava che
che ci
ci fosse
fosse un
un sistema
sistema di
di
riferimento
riferimento privilegiato
privilegiato
che
che consentisse
consentisse di
di misurare
misurare
VERE
VERE lunghezze
lunghezze ee VERI
VERI tempi.
tempi.
7
FINALMENTE EINSTEIN 1905
Non
Non esiste
esiste un
un sistema
sistema
di
di riferimento
riferimento assoluto.
assoluto.
Le
Le misure,
misure, anche
anche quelle
quelle di
di tempo,
tempo,
dipendono
dipendono dal
dal sistema
sistema di
di riferimento.
riferimento.
Solo
Solo la
la velocità
velocità della
della luce
luce nel
nel vuoto
vuoto èè costante
costante ee
indipendente
indipendente dal
dal sistema
sistema di
di riferimento.
riferimento.
In
In nessun
nessun caso
caso questo
questo valore
valore può
può essere
essere superato.
superato.
Se
Se un
un raggio
raggio di
di luce
luce èè sparato
sparato da
da un
un cannone
cannone in
in
movimento,
movimento, la
la velocità
velocità del
del fascio
fascio èè sempre
sempre 3*10
3*1055 km/s
km/s
EE ancora…..
ancora….. La
La presenza
presenza di
di una
una
Deforma
Deforma lo
lo spazio
spazio circostante
circostante
Rallenta
Rallenta lo
lo scorrere
scorrere del
del tempo
tempo
E’
E’ una
una espressione
espressione dell’energia….
dell’energia….
massa
massa
TROPPE
TROPPE RIVOLUZIONI
RIVOLUZIONI TUTTE
TUTTE INSIEME!!!
INSIEME!!!
8
ERA TUTTA FARINA DEL SUO SACCO ?
No!
No! Non
Non ci
ci sarebbe
sarebbe riuscito
riuscito senza
senza
La
La meccanica
meccanica di
di Galileo
Galileo ee Newton
Newton
La
La fisica
fisica di
di Gauss
Gauss
La
La matematica
matematica di
di Leibniz,
Leibniz, Laplace
Laplace
ee D’Alembert
D’Alembert
Le
Le scoperte
scoperte di
di Lorentz
Lorentz in
in fisica
fisica
La
La matematica
matematica di
di Ricci
Ricci ee Levi
Levi Civita
Civita
Le
Le esperienze
esperienze di
di Michelson
Michelson ee Morley
Morley
L’elettromagnetismo
L’elettromagnetismo di
di Maxwell
Maxwell
Ma
Ma soprattutto
soprattutto senza
senza ilil determinante
determinante apporto
apporto
di
di sua
sua moglie
moglie Mileva
Mileva Maric.
Maric.
Fisica
Fisica geniale,
geniale, gli
gli suggerì
suggerì la
la soluzione,
soluzione, abbandonò
abbandonò per
per lui
lui
la
la sua
sua carriera,
carriera, gli
gli donò
donò 33 figli
figli da
da lui
lui ignorati,
ignorati,
per
per poi
poi essere
essere abbandonata….
abbandonata….
9
Se un’automobile A va incontro ad
un’automobile B…….
A
B
Galileo
Galileo avrebbe
avrebbe concluso
concluso che
che A
A vede
vede B
B venirgli
venirgli incontro
incontro aa velocità
velocità
V
VAA ++ V
VBB
Per Einstein la velocità di B vista da A è
(VAA + VBB)
--------------e analogamente quella di A vista da B
1+ VAA * VBB
---------- Non
Non si
si può
può superare
superare la
la velocità
velocità della
della luce!!!!
luce!!!!
Nemmeno
Nemmeno sognare
sognare di
di farlo.
farlo.
C22
Se
Se volessi
volessi continuare
continuare ad
ad accelerare
accelerare un
un corpo
corpo
vicino
vicino a
a 300000
300000 km/s
km/s
dovrei
dovrei impegnare
impegnare forze
forze infinite
infinite
10
Le misure di grandezze fisiche
dipendono dal
sistema di riferimento
11
Non tutti hanno la stessa percezione del
tempo… Costruiamo l’orologio di Einstein…
Siamo
Siamo felici
felici perché
perché è
è affidabilissimo:
affidabilissimo:
si
si basa
basa sul
sul fatto
fatto che
che la
la velocità
velocità della
della luce
luce è
è
ovunque
ovunque la
la medesima…
medesima…
così
così tutti
tutti possano
possano misurare
misurare il
il tempo
tempo allo
allo stesso
stesso modo…
modo…12
Diamo un orologio a Lothar (che sta a
terra) e uno a Ulrike ( che è in dirigibile)
Ma
Ma Lothar
Lothar vede
vede che
che l’orologio
l’orologio di
di Ulrike
Ulrike va
va indietro…
indietro…
Difatti
Difatti la
la luce
luce fra
fra ii 2
2 specchi
specchi deve
deve percorrere
percorrere
un
un percorso
percorso più
più lungo
lungo e
e purtroppo
purtroppo viaggia
viaggia sempre
sempre a
a
soli
soli 300000
300000 km/s
km/s
Percorso
Percorso allungato
allungato
del
del raggio
raggio luminoso
luminoso
Ma
Ma anche
anche Ulrike
Ulrike vede
vede che
che l’orologio
l’orologio di
di Lothar
Lothar va
va indietro.
indietro.
La
La misura
misura del
del tempo
tempo è
è questione
questione di
di punti
punti di
di vista….
vista….
13
Allora anche sulla SIMULTANEITA’ di 2
eventi bisogna litigare !!
IlIl treno
treno èè fermo.
fermo.
IlIl cannone
cannone spara
spara
ii raggi
raggi luminosi
luminosi
Gli
Gli specchi
specchi rivelano
rivelano ii raggi
raggi CONTEMPORANEAMENTE…
CONTEMPORANEAMENTE…
E
E su
su questo
questo si
si trovano
trovano d’accordo
d’accordo sia
sia Ulrike
Ulrike che
che è
è sul
sul treno,
treno,
che
che Lothar
Lothar che
che sta
sta a
a terra.
terra.
14
Ma se il treno si muove, es. a velocità costante…
A
B
Per
Per Lothar
Lothar che
che sta
sta a
a terra,
terra, lo
lo specchio
specchio A
A riceve
riceve più
più tardi
tardi di
di B
B
il
il raggio
raggio luminoso
luminoso perché
perché A
A si
si sta
sta allontanando
allontanando verso
verso sinistra
sinistra
e
e la
la luce
luce non
non procede
procede TRASCINATA
TRASCINATA dalla
dalla velocità
velocità del
del treno…
treno…
(rimane
(rimane C=300000
C=300000 km/s).
km/s). Lothar
Lothar è
è in
in DISACCORDO
DISACCORDO con
con Ulrike
Ulrike !!
15
Anche sulla misura di lunghezze si può litigare!
A
A bordo
bordo c’è
c’è Ulrike
Ulrike
ee ilil dirigibile
dirigibile èè veloce
veloce
come
come la
la luce
luce
Sapendo
Sapendo che
che C
Cè
è la
la velocità
velocità del
del dirigibile,
dirigibile, si
si misuri
misuri la
la distanza
distanza fra
fra
le
le bandierine
bandierine con
con la
la formula
formula L=C*t,
L=C*t, dove
dove tt è
è il
il tempo
tempo intercettato
intercettato
dall’orologio
dall’orologio posto
posto sul
sul dirigibile.
dirigibile. Se
Se l’orologio
l’orologio di
di Ulrike
Ulrike è
è più
più lento,
lento,
sarà
sarà misurata
misurata da
da Ulrike
Ulrike una
una distanza
distanza minore
minore fra
fra le
le bandierine
bandierine riri16
spetto
spetto a
a quella
quella misurata
misurata da
da Lothar
Lothar che
che sta
sta a
a terra.
terra.
Gli effetti della presenza di una massa
Una
Una massa
massa curva
curva lo
lo spazio
spazio e
e il
il tempo
tempo intorno
intorno a
a sé
sé
Il
Il tempo
tempo sulla
sulla terra
terra scorre
scorre più
più lentamente
lentamente che
che sulla
sulla luna.
luna.
Il
Il tempo
tempo scorre
scorre più
più lentamente
lentamente ai
ai poli
poli rispetto
rispetto all’equatore
all’equatore
17
Gli effetti della presenza di una massa
Una
Una massa
massa devia
devia la
la luce
luce che
che passa
passa nelle
nelle sue
sue vicinanze
vicinanze
18
Gli effetti della presenza di una massa
Una
Una massa
massa è
è equivalente
equivalente ad
ad una
una energia
energia
Energia= massa * c22
ATTENZIONE!
16
Energia=massa ** 9*1016
Dalla
Dalla “sparizione”
“sparizione” di
di 11 kg
kg si
si ottengono
ottengono 25*10
25*1066 MWh,
MWh,
mentre,
mentre, bruciando
bruciando 11 kg
kg di
di petrolio
petrolio si
si ottengono
ottengono 0.012
0.012 MWh
MWh
19
Ma anche la Relatività, da sola,
non spiega tutto…..
Manca
Manca tuttora
tuttora la
la convergenza
convergenza con
con la
la
MECCANICA
MECCANICA QUANTISTICA.
QUANTISTICA.
Tale
Tale convergenza
convergenza sarà
sarà essenziale
essenziale per
per
spiegare
spiegare l’origine
l’origine dell’universo.
dell’universo.
20