La fisica alla fine dell’800

Alla fine del 1800 tutti i fenomeni naturali

si spiegano tramite l’azione di due

forze fondamentali:

• La forza di gravità interpretata da Newton (1686)

• L’elettromagnetismo espresso dalla sintesi

delle equazioni di Maxwell (1861)

1894 Michelson:

«È probabile che la maggior parte dei principi generali sia stabilita consicurezza e che i futuri progressi saranno legati alla rigorosaapplicazione di tali principi. Le prossime verità delle scienze fisichevanno cercate nel sesto ordine decimale.»

Rimanevano «problemini»:

• L’etere

• Velocità luce costante

Vera e propria rivoluzione culturale

1864 J.C. Maxwell mette in forma matematica l’elettromagnetismo

Maxwell con queste equazioni per la prima volta

mostrò che un fenomeno fisico complesso come

l’elettromagnetismo poteva essere matematizzato

in modo semplice ma completo.

• 1632 Galileo enuncia che:

Le leggi che governano la meccanica non variano per soggetti

in quiete o in movimento rettilineo ed uniforme.

Trasformate di Galileo:

Michelson e Morley

L’etere non esiste e la velocità della luce c non varia e quindi non si somma

1905 A. Einstein risolve la questione in modo inusuale: prende atto dei fatti:

• L’etere non esiste.

• Tutte le leggi della natura devono essere invarianti in sistemi inerziali comprese le leggi dell’elettromagnetismo.

• La velocità della luce deve essere la stessa in tutti i sistemi di riferimento inerziali, ma c=s/t

Lo spazio e il tempo devono essere relativi

La dilatazione dei tempi

La contrazione dello spazio

La teoria ha delle conseguenze stupefacenti e paradossali sulla meccanica dei movimenti: IL TEMPO E LO SPAZIO SONO DIPENDENTI

Tra un osservatore in moto rispetto ad un altro che consideriamo fermo:

• Le distanze si accorciano

• I tempi corrono più lentamente

• Due avvenimenti distanti, che per un osservatore sono simultanei, per un altro non lo sono

• Le velocità non si sommano in modo lineare.

Sembrate delle assurdità, perché?

Tutti questi effetti sono trascurabili a velocità a noi abituali MA risultano evidenti solo per velocità superiori ad almeno 1/10 di c

Proviamo

La teoria della Relatività Generale (1916) Il problema della gravità di Newton

• Einstein cercava una nuova teoria della gravità che fosse compatibile con la relatività ristretta

• Consideriamo la Terra in orbita attorno al Sole.

• Per Newton: La stella tiene il pianeta in orbita grazie ad un non ben identificato “guinzaglio” gravitazionale, che istantaneamente si propaga ed “afferra” il pianeta.

• Per Einstein: La presenza di un oggetto con massa come il Sole deforma la struttura dello spazio circostante quindi il moto della Terra è determinato dal tipo di curvatura.

CURVATURA DELLO SPAZIO-TEMPO

LA MASSA CAUSA LA CURVATURA DELLO SPAZIO E I CORPI CHE VIAGGIANO NELLO SPAZIO CURVO VENGONO DEVIATI NELLA LORO TRAIETTORIA COME SE UNA FORZA AGISSE SU DI LORO

Nel 1919 tramite l’osservazione di un eclissi solare si provò la teoria della relatività generaleFu chiesto ad Einstein cosa avrebbe pensato se la sua teoria fosse risultata non corretta. La sua risposta fu: “Dio avrebbe perso una grande opportunità”

L’ «errore» di Einstein• Applicando la teoria della relatività generale Einstein conclude che

l’Universo è in contrazione

• Ma l’Universo doveva essere immutabile

Aggiunse una costante cosmologica che creava una forza repulsiva G

Einstein la definisce il suo più grande errore

MA…

… Studiando le stelle si ha oggi la prova che l’Universo è in espansione e accelera la propria espansione.

Cosa vuol dire questo?

Circa il 70% del nostro Universo è formato di una “sostanza” sconosciuta chiamata Energia Oscura, che permea lo spazio e spinge la materia ad allontanarsi, contrariamente a quanto fa la forza di gravità.

QUINDI NON C’È PiÙ NULLA DA SCOPRIRE?