Un viaggio nella relatività di Einstein – Simone Baroni

Simone Baroni ci accompagna attraverso il viaggio di Einstein ripercorrendo la strada che lo portò alla più importante di tutte le teorie: quella della relatività

Il viaggio di Simone Baroni, che in fondo è il nostro viaggio, inizia al suono di Panta Rhei (πάντα ῥεῖ “tutto scorre”).

<<Non si può discendere due volte nel medesimo fiume e non si può toccare due volte una sostanza mortale nel medesimo stato.>>

Eraclito

Eraclito sottolinea come l’uomo non possa mai fare la stessa esperienza per due volte giacché ogni ente, nella sua realtà apparente, è sottoposto alla legge inesorabile del mutamento.

Alla stessa legge è sottoposta anche la scienza, che nel corso dei secoli è stata contraddetta, mutuata e riformulata.

Per esempio, nel ‘500 si pensava che la luna e tutti gli altri pianeti girassero attorno alla terra, oggi sappiamo non essere assolutamente così.

In sintonia con questa idea di mutamento, Einstein distrusse tutti i paradigmi esistenti introducendo nel 1905 la relatività ristretta e nel 1915 la relatività generale.

Relatività ossia lo scorrere del tempo

Il nostro viaggio prosegue con il conflitto più grave della fisica: lo scorrere del tempo.

Einstein dimostrò che il tempo di qualcuno che si muove rispetto a noi, scorre più lentamente rispetto al nostro. Si affrontano così i pilastri su cui si basa la relatività ristretta:

• primo pilastro: il principio di relatività di Galileo stabilisce che l’accelerazione è invariante nei sistemi di riferimento inerziali – che si muovono di moto rettilineo uniforme rispetto a un altro – tra loro, di conseguenza i principi della dinamica rimangono invariati;
• secondo pilastro: la costanza della velocità della luce (300.000 km/s) in tutti i sistemi di riferimento. Ciò venne provato sperimentalmente da Michelson e Morley nel 1887, i quali però credevano nell’etere, della quale l’aria era stura.

Einstein riuscì a far quadrare i conti, mettendo da parte il principio galileiano e ipotizzando una nuova concezione dello spazio e del tempo. Trovò che lo spazio si accorcia (contrazione spaziale) e il tempo si allunga (dilatazione temporale) quando si viaggia alla velocità della luce.

Gravità: un mistero ancora da risolvere

Quindi cosa sono il presente? Il passato? E il futuro?
In questo modo due eventi simultanei per me, possono non esserlo per voi, quindi la simultaneità risulta non univoca.

Il viaggio si conclude con la risoluzione del conflitto tra la relatività ristretta e Newton, attraverso la relatività generale.

Il mistero da risolvere è quello della forza di gravità e di come lo spazio-tempo venga curvato dalle masse. La soluzione è considerare che l’interazione gravitazionale avvenga alla velocità massima della luce c.

Naturalmente sono ancora tanti i dilemmi che ci attanagliano, per tale motivo molti fisici teorici, ormai da anni, provano ad elaborare la teoria quantistica della gravità, ancora con scarsi risultati.

Nelle 175 pagine di Capire il tempo e lo spazio, Simone Baroni invita il lettore a seguire la linea investigativa che ha portato Albert Einstein a determinare la teoria della relatività ristretta prima, e la teoria della relatività generale dopo.

L’autore si trasforma in un docente gentile, che si immerge insieme al proprio alunno nella comprensione dei principi fisici che stanno alla base di una delle teorie più importanti di tutta la scienza attraverso l’utilizzo di esempi e visualizzazioni grafiche.

Entusiasmarsi, conoscere e capire sono i principi cardine su cui si basa il nostro fisico nucleare milanese, il tutto condito con un’insaziabile curiosità di capire l’universo.

(In copertina: Capire il Tempo e lo Spazio, Simone Baroni)