Descrivono fenomeni elettrici, magnetici ed elettromagnetici.
Prevedono l'esistenza di onde elettromagnetiche.
La luce è un'onda elettromagnetica che si propaga a velocità costante (c ≈ 300 milioni di m/s).
Contrasto con la Fisica Classica
Le equazioni di Maxwell prevedono una velocità della luce costante, in contrasto con il principio di relatività di Galileo e Newton (velocità relative).
Esempio:
Osservatore A vede una bicicletta a 10 m/s.
Osservatore B, in movimento, vede la bicicletta a 6 m/s.
Con la luce, gli osservatori A e B vedono la luce sempre a c.
Problema dell'Etere
Maxwell ipotizza l'esistenza di un etere invisibile per spiegare la coerenza con la fisica classica.
Esperimento di Michelson-Morley (1887): fallimento nel misurare variazioni della velocità della luce attraverso l'etere.
Albert Einstein e la Relatività Ristretta
Einstein inizia a riflettere su questi problemi nel 1895, pubblica nel 1905.
Articolo sulla elettrodinamica dei corpi in movimento.
La relatività ristretta è un'estensione della fisica classica.
Postulati della Relatività Ristretta
Principio di Relatività: Leggi della natura sono le stesse in tutti i sistemi di riferimento in moto uniforme.
Velocità della Luce: La luce si propaga a c per ogni osservatore.
Dilatazione dei Tempi
Esempio del treno:
Alice sul treno misura un tempo t1.
Bob, esterno, misura un tempo t2.
t1 < t2 implica che il tempo scorre più lentamente per sistemi in movimento.
Contrazione delle Lunghezze
Distanze misurate da Alice e Bob sono diverse:
Alice: distanza minore.
Bob: distanza maggiore.
Relatività di Simultaneità
Esempio della lampadina:
Eventi simultanei per Alice non lo sono per Bob.
Simultaneità è relativa.
Spazio-Tempo
Minkowski unifica spazio e tempo in un'unica entità: spazio-tempo.
Introduzione di un sistema a quattro dimensioni.
Trasformazioni di Lorentz
Equazioni per trasformare coordinate tra osservatori in movimento.
Validità delle trasformazioni per basse velocità.
Equivalenza Massa-Energia
Secondo articolo di Einstein (1905): "Può l'inerzia di un corpo dipendere dal suo contenuto di energia?"
Introduzione della famosa equazione E = mc².
Conservazione della massa-energia.
Esempio: annichilazione di particelle, conversione di massa in energia.
Conclusioni
La relatività ristretta ha rivoluzionato la fisica, modificando concetti fondamentali come tempo e spazio.