Albert Einstein
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INTRODUZIONE
Einstein, Albert (Ulma 1879 - Princeton, New Jersey 1955), fisico tedesco naturalizzato statunitense.
Trascorse gli anni giovanili a Monaco, città nella quale la famiglia, di origine ebraica, possedeva una
piccola azienda che produceva macchinari elettrici, e già da ragazzo mostrò una notevole predisposizione
per la matematica. Quando ripetuti dissesti finanziari costrinsero la famiglia a lasciare la Germania e a
trasferirsi in Italia, a Milano, decise di interrompere gli studi. Trasferitosi in Svizzera, concluse le scuole
superiori ad Arrau e si iscrisse al Politecnico di Zurigo, dove si laureò nel 1900. Lavorò quindi come
supplente fino al 1902, anno in cui trovò un impiego presso l'Ufficio Brevetti di Berna.
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PRIME PUBBLICAZIONI SCIENTIFICHE
Nel 1905 Einstein conseguì il dottorato con una dissertazione teorica sulle dimensioni delle molecole;
pubblicò inoltre tre studi teorici di fondamentale importanza per lo sviluppo della fisica del XX secolo. Nel
primo di essi, relativo al moto browniano, fece importanti previsioni, successivamente confermate per via
sperimentale, sul moto di agitazione termica delle particelle distribuite casualmente in un fluido.
Il secondo studio, sull'interpretazione dell'effetto fotoelettrico, conteneva un'ipotesi rivoluzionaria sulla
natura della luce; egli affermò che in determinate circostanze la radiazione elettromagnetica ha natura
corpuscolare, ipotizzando che l'energia trasportata da ogni particella che costituiva il raggio luminoso,
denominata fotone, fosse proporzionale alla frequenza della radiazione, secondo la formula E = h, dove
E rappresenta l'energia della radiazione, h è una costante universale nota come costante di Planck (vedi
Max Planck), e è la frequenza. Questa affermazione, in base alla quale l'energia contenuta in un fascio
luminoso viene trasferita in unità individuali o quanti, dieci anni dopo fu confermata sperimentalmente da
Robert Andrews Millikan.
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LA TEORIA DELLA RELATIVITÀ RISTRETTA
Il terzo e più importante studio del 1905, dal titolo Elettrodinamica dei corpi in movimento, conteneva la
prima esposizione completa della teoria della relatività ristretta, frutto di un lungo e attento studio della
meccanica classica di Isaac Newton, delle modalità dell'interazione fra radiazione e materia, e delle
caratteristiche dei fenomeni fisici osservati in sistemi in moto relativo l'uno rispetto all'altro.
La base della teoria della relatività ristretta, che comporta la crisi del concetto di contemporaneità, risiede
su due postulati fondamentali: il principio della relatività, che afferma che le leggi fisiche hanno la stessa
forma in tutti i sistemi di riferimento inerziale, ossia in moto rettilineo uniforme l'uno rispetto all'altro,
estendendo il precedente principio di relatività galileiano, e il principio di invarianza della velocità della
luce, secondo cui la velocità di propagazione della radiazione elettromagnetica nel vuoto è una costante
universale, che sostituisce il concetto newtoniano di tempo assoluto.
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CRITICHE ALLA TEORIA DI EINSTEIN
La teoria della relatività ristretta non fu immediatamente accolta dalla comunità scientifica. Il punto
d'attrito risiedeva nelle convinzioni epistemologiche di Einstein in merito alla natura delle teorie
scientifiche e sul rapporto tra esperimento e teoria. Sebbene affermasse che l'unica fonte di conoscenza è
l'esperienza, egli era anche convinto che le teorie scientifiche fossero libera creazione dell'uomo e che le
premesse sulle quali esse sono fondate non potessero essere derivate in modo logico dalla
sperimentazione. Una "buona" teoria, per Einstein, è una teoria nella quale è richiesto un numero minimo
di postulati per ogni dimostrazione.
Il valore dell'attività scientifica di Einstein venne comunque riconosciuto e nel 1909 lo scienziato ricevette
il primo incarico di docenza presso l'Università di Zurigo. Nel 1911 si trasferì all'università tedesca di
Praga e l'anno successivo tornò al Politecnico di Zurigo. Nel 1913 assunse la direzione del Kaiser Wilhelm
Institut di Berlino.
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LA TEORIA DELLA RELATIVITÀ GENERALE
A partire dal 1907, anno in cui fu pubblicata la memoria contenente la celebre equazione che afferma
l'equivalenza fra massa ed energia, Einstein iniziò a lavorare a una teoria più generale, che potesse
essere estesa ai sistemi non inerziali, cioè in moto accelerato l'uno rispetto all'altro. Il primo passo fu
l'enunciazione del principio di equivalenza, in base al quale il campo gravitazionale è equivalente a una
accelerazione costante che si manifesti nel sistema di coordinate, e pertanto indistinguibile da essa,
anche sul piano teorico. In altre parole, un gruppo di persone che si trovino su un ascensore in moto
accelerato verso l'alto non possono, per principio, distinguere se la forza che avvertono è dovuta alla
gravitazione o all'accelerazione costante dell'ascensore. La teoria della relatività generale venne
pubblicata nel 1916, nell'opera intitolata I fondamenti della relatività generale. In essa le interazioni dei
corpi, che prima di allora erano state descritte in termini di forze gravitazionali, vengono spiegate come
l'azione e la perturbazione esercitata dai corpi sulla geometria dello spazio-tempo, uno spazio
quadridimensionale che oltre alle tre dimensioni dello spazio euclideo prevede una coordinata temporale.
Einstein, alla luce della sua teoria generale, fornì la spiegazione delle variazioni del moto orbitale dei
pianeti, dando conto in modo soddisfacente del moto di precessione del perielio di Mercurio, fenomeno
fino ad allora non pienamente compreso, e previde che i raggi luminosi emessi dalle stelle si incurvassero
in prossimità di un corpo di massa elevata quale, ad esempio, il Sole. La conferma osservativa di
quest'ultimo fenomeno, realizzata in occasione dell'eclissi solare del 1919, fu un evento di enorme
rilevanza.
Per il resto della sua vita Einstein si dedicò alla ricerca di un'ulteriore generalizzazione della teoria in una
teoria dei campi che fornisse una descrizione unitaria per i diversi tipi di interazioni che governano i
fenomeni fisici, incluse le interazioni elettromagnetiche, e le interazioni nucleari deboli e forti.
Tra il 1915 e il 1930 si stava sviluppando la teoria quantistica, che presentava come concetti
fondamentali il dualismo onda-particella, postulato da Einstein fin dal 1905, nonché il principio di
indeterminazione di Heisenberg, che fornisce un limite intrinseco alla precisione di un processo di
misurazione. Einstein mosse diverse e significative critiche alla nuova teoria e partecipò attivamente al
lungo e tuttora aperto dibattito sulla sua completezza. Commentando l'impostazione intrinsecamente
probabilistica della meccanica quantistica, egli affermò che "Dio non gioca a dadi con il mondo".
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CITTADINO DEL MONDO
Dopo il 1919 Einstein divenne famoso a livello internazionale; ricevette riconoscimenti e premi, tra i quali
il premio Nobel per la fisica, che gli fu assegnato nel 1921. Lo scienziato approfittò della fama acquisita
per ribadire le sue opinioni pacifiste in campo politico e sociale.
Durante la prima guerra mondiale fu tra i pochi accademici tedeschi a criticare pubblicamente il
coinvolgimento della Germania nella guerra. Tale presa di posizione lo rese vittima di gravi attacchi da
parte di gruppi di destra; persino le sue teorie scientifiche vennero messe in ridicolo, in particolare la
teoria della relatività.
Con l'avvento al potere di Hitler, Einstein fu costretto a emigrare negli Stati Uniti, dove gli venne offerta
una cattedra presso l'Institute for Advanced Study di Princeton, nel New Jersey. Di fronte alla minaccia
rappresentata dal regime nazista egli rinunciò alle posizioni pacifiste e nel 1939 scrisse assieme a molti
altri fisici una famosa lettera indirizzata al presidente Roosevelt, nella quale veniva sottolineata la
possibilità di realizzare una bomba atomica. La lettera segnò l'inizio dei piani per la costruzione dell'arma
nucleare.
Al termine della seconda guerra mondiale, Einstein si impegnò attivamente nella causa per il disarmo
internazionale e più volte ribadì la necessità che gli intellettuali di ogni paese dovessero essere disposti a
tutti i sacrifici necessari per preservare la libertà politica e per impiegare le conoscenze scientifiche a
scopi pacifici.
