Panoramica sui punti principali della relatività ristretta senza tecnicismi.
Link per approfondimenti in descrizione.
Fondamenti della Relatività Ristretta
Equazioni di Maxwell (pubblicate nel 1800):
Descrivono fenomeni elettrici, magnetici ed elettromagnetici.
Prevedono l’esistenza di onde elettromagnetiche e spiegano la luce come onda che viaggia alla velocità costante di circa 300 milioni di metri al secondo (c).
Contrasto con la Fisica Classica
Principio di Relatività Classica:
Ogni velocità è relativa (Galileo e Newton).
Es. osservatore A vede bicicletta a 10 m/s, osservatore B la vede a 6 m/s.
Problema con la Luce:
Per Maxwell, la luce viaggia sempre a c per tutti gli osservatori, contraddicendo la relatività classica.
Maxwell e l’Etere
Maxwell ipotizzò l’esistenza di un etere invisibile per risolvere l’incoerenza.
Scoperta che l’etere non esiste e che le equazioni di Maxwell sono corrette.
Fallimento dell’esperimento di Michelson-Morley nel 1887 conferma la velocità costante della luce.
Introduzione di Einstein
Einstein (1895): inizia a riflettere su come conciliare elettromagnetismo e relatività.
1905: pubblica "Elettrodinamica dei corpi in movimento".
Postulati della Relatività Ristretta
Principio di Relatività:
Le leggi della natura sono le stesse in tutti i sistemi di riferimento a velocità costante.
Velocità della Luce:
La luce si propaga a c per ogni osservatore.
Esempio del Treno
Alice sul treno emette un fascio di luce (evento 1) e misura il tempo fino al tetto (evento 2).
Bob, esterno, vede il treno muoversi e misura un tempo diverso.
Risultato: Dilatazione dei Tempi
Tempo scorre più lentamente in un sistema in movimento.
Contrazione delle Lunghezze
Le distanze misurate sono relative:
Alice misura una distanza minore rispetto a Bob.
Effetto conosciuto come Contrazione di Lorenz.
Concetti Fondamentali Rivoluzionati
Simultaneità Relativa:
Eventi simultanei per un osservatore non lo sono per un altro.
Concetti di tempo e spazio come entità relative.
Spazio-Tempo
Minkowski (1908): unione di spazio e tempo in una nuova entità chiamata spazio-tempo.
Nuova rappresentazione: 4 dimensioni (3 spaziali + 1 temporale).
Equazioni di Trasformazione
Trasformazioni di Lorentz: descrivono come le coordinate cambiano tra osservatori in movimento.
In limite di basse velocità, si riducono alle trasformazioni di Galileo.
E=mc² e Conservazione della Massa-Energia
Secondo articolo di Einstein (settembre 1905):
La massa di un corpo è legata al suo contenuto di energia.
Formula famosa: E=mc² implica che massa e energia sono intercambiabili.
Conclusioni
Rivoluzione del pensiero scientifico attraverso la relatività ristretta.
Nuovo modo di percepire la realtà, oltre la fisica classica.