La teoria della relatività ristretta non è riservata ad un cerchio ristretto di persone, è importante che anche chi è appassionato ma non ha compiuto studi strettamente scientifici ad alto livello, possa approcciarsi a questo tema.
Relatività ristretta: introduzione
La relatività ristretta ha portato ad una riscrittura delle leggi della meccanica rivoluzionando la fisica e non solo la fisica. Lo si può intuire dalla fama che il suo autore ha conquistato e al fatto che la relazione E=mc² è ad oggi forse la più famosa equazione in assoluto. C’è di buono che non è e non si è dimostrata una teoria campata in aria, anche se coraggiosa, e una delle prime conferme ci arriva dai pioni e dai muoni. Vediamo di che si tratta.
I pioni o i muoni generati dai raggi cosmici nell’alta atmosfera terrestre dovrebbero esistere mediamente solo per circa 2 milionesimi di secondo per poi trasformarsi in altre particelle. E invece hanno una vita media maggiore, a causa, o grazie, alla relatività ristretta. Si muovono al 99% della velocità della luce, facendo i calcoli quindi percorrerebbero solo 600 metri per poi decadere prima di arrivare sulla superficie della terra, essendo prodotti nella alta atmosfera. Invece ce li troviamo a livello del mare!
Questo significa che hanno vissuto più del previsto, mediamente, e lo si spiega con la loro alta velocità. Visto dalla superficie terrestre, il loro stato stabile si allunga perché il loro tempo, quello dei muoni e dei pioni, scorre più lentamente, e allora eccoli sopravvivere fino a raggiungere la superficie terrestre. Oserei dire insperabilmente.
Teoria della Relatività ristretta
La teoria della relatività ristretta, detta anche della relatività speciale, risale al 1905 ed è stata sviluppata da Albert Einstein. Questo famoso scienziato si è messo a riformulare ed estendere le leggi della meccanica che altri avevano individuato per descrivere in modo più fedele possibile quegli eventi che si verificano ad alte energie e a velocità prossime a quella della luce. Se si torna nel contesto più quotidiano, si torna alla meccanica classica, altrimenti si ragiona in termini di relatività ristretta.
I due postulati su cui si basa questa teoria sono i seguenti. Il primo afferma che le leggi della meccanica, dell’elettromagnetismo e dell‘ottica sono le stesse in tutti i sistemi di riferimento inerziali. Il secondo che la luce si propaga nel vuoto a velocità costante c indipendentemente dallo stato di moto della sorgente o dell’osservatore.
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Relatività ristretta: postulati
Scendiamo nel merito dei due postulati appena enunciati. Il primo, noto anche come “principio di relatività speciale”, non fa che confermare il principio di relatività di Galileo, semplicemente estendendolo, il secondo invece arriva dal primo e ci libera dall’idea dell’etere luminifero.
Nel “mondo” della relatività ristretta quando osservatori inerziali misurano tempi e spazi, non ottengono per forza gli stessi risultati, dando così luogo a fenomeni come la dilatazione del tempo e la contrazione delle lunghezze. Affascinanti e un po’ misteriosi a chi non è del mestiere, che vanno spaziare oltre alla realtà 3D, dove lo spazio tridimensionale si unisce al tempo formando una unica entità quadridimensionale chiamata cronotopo o spazio-tempo. Non è quello in cui troviamo le orbite dei pianeti attorno al Sole.
Qui valgono le trasformazioni di Lorentz che sono l’evoluzione delle trasformazioni di Galileo, valide per la relatività ristretta e che ad esse si riducono quando si arriva alle basse velocità. Tornando all’equazione E=mc², essa non fa che ricordarci che un corpo in quiete ha sempre un’energia associata, con c costante e che da essa dipende.
Relatività ristretta: Einstein
Il nome di Albert Einstein è legato a doppio filo con la relatività ristretta: potete leggere la sua biografia a fumetti acquistandola a 15 euro su Amazon. L’ha scritta Corinne Maier, l’ha disegnata Anne Simon ed è un libro divertente e allo stesso tempo interessante.
Arriva dalla Francia e non è solo una delle tante biografie di scienziati che stanno ultimamente spopolando, sia come antologie sia come singoli volumi. Qui si tratta di Einstein, è ed è giusto che sia un libro speciale. Immagino che nessun suo collega si offenderebbe nel sentirlo.
A pubblicare la biografia in nuvole di questo genio è la Panini Comics nella collana 9L in cui già troviamo altri geni di altri campi come ad esempio Freud che, lo si approvi o meno, ha comunque avuto un peso incommensurabile nello sviluppo della psicoanalisi.
Maier e Simon in coppia si confermano vincenti, le vignette sono piccole ma precise, con molti dettagli per raccontare e far immaginare cosa ha vissuto Albert fin da piccolo. Ci sono poi nelle pagine “splash” in cui gli spazi sono più ampi e si tira un respiro dopo tante fitte scritte e immagini. Se qualcuno ha letto “No Kid, Quaranta ragioni per non avere figli” avrà difficoltà a collegarne l’autrice con la Maier che ha scritto i testi di questa biografia. Eppure è la stessa Corinne Maier e dimostra qui la sua capacità di trasformarsi non perdendo il valore e lo spessore di scrittura.