Nei prossimi post avremo modo di approfondire, anche in modo formale, diversi aspetti della teoria della relatività; in questo post anticipiamo invece per quale motivo fisico è nata la teoria relativistica dello spazio-tempo.
Forse il modo migliore per introdurre questa innovativa teoria è ricordare i seguenti fatti (vedi Wikipedia):
Forse il modo migliore per introdurre questa innovativa teoria è ricordare i seguenti fatti (vedi Wikipedia):
"La teoria dell'elettromagnetismo, definita in forma assiomatica dalle equazioni di Maxwell (che aveva raggiunto nel XIX secolo eccellenti e numerosi conferme in campo sperimentale), presenta una contraddizione di fondo con la meccanica newtoniana, anch'essa altrettanto robusta e consolidata da innumerevoli riscontri sperimentali".
Questa contraddizione consiste nel fatto che "le equazioni di Maxwell non sono invarianti in forma rispetto al gruppo delle trasformazioni di Galileo: in altre parole, secondo la relatività galileiana due osservatori inerziali in moto relativo dovrebbero usare equazioni diverse per descrivere gli stessi fenomeni elettromagnetici".
In particolare "la principale contraddizione tra queste due teorie risiede nella determinazione della velocità della luce: la teoria di Maxwell prevede che il campo elettrico e magnetico si propaghino nello spazio vuoto ad una velocità finita e costante".
In effetti questa previsione "è apertamente in contrasto con la relatività galileiana, nella quale non è possibile che un osservatore fermo rispetto al mezzo nel quale si propaga un'onda elettromagnetica misuri la stessa velocità di propagazione rispetto ad un osservatore in moto rispetto al medesimo mezzo: secondo la relatività galileiana infatti la velocità misurata da un osservatore in moto deve rispettare la legge di trasformazione delle velocità di Galileo".
Proprio per risolvere questo contrasto "nel 1905, in un lavoro dal titolo Sull'elettrodinamica dei corpi in movimento Albert Einstein espose una teoria che, invece di introdurre un sistema privilegiato, richiedeva la revisione dei concetti di spazio e tempo della fisica classica, introducendo nuovi postulati".
Nota: in effetti l'esperimento di Michelson-Morley del 1887 aveva già mostrato con evidenza l'invarianza della velocità della luce nel vuoto.
Questa contraddizione consiste nel fatto che "le equazioni di Maxwell non sono invarianti in forma rispetto al gruppo delle trasformazioni di Galileo: in altre parole, secondo la relatività galileiana due osservatori inerziali in moto relativo dovrebbero usare equazioni diverse per descrivere gli stessi fenomeni elettromagnetici".
In particolare "la principale contraddizione tra queste due teorie risiede nella determinazione della velocità della luce: la teoria di Maxwell prevede che il campo elettrico e magnetico si propaghino nello spazio vuoto ad una velocità finita e costante".
In effetti questa previsione "è apertamente in contrasto con la relatività galileiana, nella quale non è possibile che un osservatore fermo rispetto al mezzo nel quale si propaga un'onda elettromagnetica misuri la stessa velocità di propagazione rispetto ad un osservatore in moto rispetto al medesimo mezzo: secondo la relatività galileiana infatti la velocità misurata da un osservatore in moto deve rispettare la legge di trasformazione delle velocità di Galileo".
Proprio per risolvere questo contrasto "nel 1905, in un lavoro dal titolo Sull'elettrodinamica dei corpi in movimento Albert Einstein espose una teoria che, invece di introdurre un sistema privilegiato, richiedeva la revisione dei concetti di spazio e tempo della fisica classica, introducendo nuovi postulati".
Nota: in effetti l'esperimento di Michelson-Morley del 1887 aveva già mostrato con evidenza l'invarianza della velocità della luce nel vuoto.
Non appare quindi strano che passando da una teoria fisica all'altra (cioè passando da Galileo ad Einstein), allo scopo di descrivere in maniera sempre più coerente e precisa i fenomeni naturali, anche il significato fisico delle grandezze da esse descritte possa modificarsi.
Nel post "Il Centro di Massa ha significato fisico?" abbiamo ad esempio visto come la Teoria della Relatività ha del tutto modificato il significato fisico della definizione di centro di massa (come pure il concetto stesso di massa, già trattato nel post "Il concetto fisico della Massa").
In conclusione ciò che ci interessava mostrare con questa breve introduzione alla relatività, è proprio come teoria, esperimenti e relativo significato fisico siano sempre tra loro così strettamente correlati.
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