Albert Einstein,
la relatività e lo spazio tempo
Stefano Covino
INAF / Osservatorio Astronomico di Brera
Venerdì 3 novembre 2006
QuickTime™ e un
decompressore TIFF (LZW)
sono necessari per visualizzare quest'immagine.
Albert Einstein, in breve…

Nasce il 14 Marzo 1879 a Ulm,
Württemberg, Germania

Figlio di un piccolo industriale,
segue studi regolari in Germania
fino a circa 15 anni.

Quindi la famiglia si traferisce in
Italia ed il giovane Einstein viene
mandato in Svizzera.

Si diploma nel 1900, e quindi
diviene cittadino svizzero.

Lavora all’ufficio federale dei
brevetti di Berna.

Si sposa nel 1902 con Mileva
Maritsch, dalla quale ebbe due figli.
Albert Einstein, in breve…

Nel 1905, pubblica alcuni lavori
fondamentali sulla teoria quantistica
dell’effetto fotolettrico e sulla teoria
della relatività ristretta.

Ottiene anche un’incarico
all’Università di Zurigo.

Fra il 1905 ed il 1907 pubblica
anche studi sui moti browniani e
sulla la teoria quantistica del calore
specifico.

Nel 1910 si trasferisce a Praga e nel
1912 torna sempre a Zurigo.

Si separa da Mileva nel 1914
quando si traferisce a Berlino.

A Berlino rimane circa vent’anni e
sposa la cugina Elsa.
Albert Einstein, in breve…

Nel 1911 predice la deflessione dei
raggi di luce nel passaggio vicino al
Sole.

Nel 1915 interpreta correttamente
alcune irregolarità nel moto di
Mercurio.

Pubblica nel 1916 la teoria della
relatività generale.

Vince nel 1921 il premio Nobel per i
suoi studi dell’effetto fotoelettrico.

A causa delle persecuzioni razziali
naziste lasciò la Germania nel 1932
andando prima in Belgio e poi negli
Stati Uniti.

Nel 1940 assunse la cittadinanza
americana.

Muore il 18 Aprile 1955 a Princeton,
New Jersey, USA
Qualche immagine della famiglia Einstein…
Indubbiamente però Einstein deve la sua grande fama ai lavori
sulla cosiddetta Teoria della Relatività!
Proviamo a capire di cosa si tratta!
QuickTime™ e un
decompressore TIFF (LZW)
sono necessari per visualizzare quest'immagine.
Tutto nasce da un famoso esperimento di fisica, l’esperimento di
Michelson-Morley!
Lo scopo era di identificare
il movimento della Terra
rispetto all’etere…
Nasce quindi un problema interpretativo: la velocità della luce non
sembra “comporsi” con le altre velocità…
Per capire perché sia un problema
dobbiamo fare un passo indietro a
Galileo Galilei…
1564 - 1642
La relatività Galileiana!
Le velocità si compongono
vettorialmente. Come in autostrada…
Alla velocità della luce, circa 300000 km/s, questo non accade…
QuickTime™ e un
decompressore TIFF (LZW)
sono necessari per visualizzare quest'immagine.
Einstein ipotizzo che non fosse
appunto una peculiarità della luce,
ma una proprietà fondamentale di
tutti i corpi in movimento.
Nasce la teoria della
relatività ristretta!
A questo punto le cose si complicano…
QuickTime™ e un
decompressore TIFF (LZW)
sono necessari per visualizzare quest'immagine.
Se le velocità comparabili a quella della
luce non si compongono secondo le regole
della relatività Galileiana si hanno una
serie di fenomeni estremamente
“esotici”…
•Il tempo e lo spazio diventano interconnessi.
•Il tempo non è più “assoluto” nell’universo.
•Nascono una serie di paradossi molto interessanti.
•E, per la verità, ampiamente confermati sperimentalmente…
Veri e falsi paradossi…
La simultaneità degli eventi è… relativa!
QuickTime™ e un
decompressore TIFF (LZW)
sono necessari per visualizzare quest'immagine.
La forma degli oggetti in moto è anche relativa!
Gli oggetti si contraggono verso la direzione
del moto.
Affermazione che non ha
mancato di incuriosire artisti
come Dalì…
QuickTime™ e un
decompressore C inepak
sono necessari per visualizzare quest'immagine.
10% della velocità della luce
86,5% della velocità della luce
99% della velocità della luce
99,9% della velocità della luce
Il paradosso dei gemelli
1 anno
Consideriamo due gemelli:
Uno in un astronave ed uno a terra.
L’astronave viaggia al 99.9% della velocità
della luce per 100 anni vista dalla Terra.
Il tempo sarà trascorso in maniera
differente!
100 anni
La teoria della relatività speciale
fu senza dubbio una grande
rivoluzione concettuale…
QuickTime™ e un
decompressore TIFF (LZW)
sono necessari per visualizzare quest'immagine.
Ma nulla in confronto con la
teoria della relatività generale!
Tutto nasce dall’osservazione di un ascensore…
QuickTime™ e un
decompressore C inepak
sono necessari per visualizzare quest'immagine.
Einstein quindi arrivò a
formulare una teoria generale
che descrive i fenomeni
gravitazionali come dovuti alla
“curvatura” dello spazio-tempo!
QuickTime™ e un
decompressore TIFF (LZW)
sono necessari per visualizzare quest'immagine.
QuickTime™ e un
decompressore C inepak
sono necessari per visualizzare quest'immagine.
Non fosse deflessa: non la vedremmo
Sole
Terra
La teoria della relatività generale è oggi alla base della
descrizione dell’universo e della dinamica di vari fenomeni
come i buchi neri, le stelle di neutroni, ecc.
QuickTime™ e un
decompressore Video
sono necessari per visualizzare quest'immagine.
Le lenti gravitazionali…
Euclide
Spazio tridimensionale piatto
Minkowsky
Spazio quadridimensionale piatto
Riemann
Lobacewsky
Gauss
Spazio tridimensionale curvo
Einstein
Relativisti e cosmologi attuali
Spazio quadridimensionale curvo
9 o 10 dimensioni spaziali+1 temporale
E=mc2

Questa equazione è probabilmente
la più nota al grande pubblico

Significa che massa ed energia sono
equivalenti
Fonti:
•“La relatività di Einstein”, di Tullio Regge
•Davide Veneziano, Liceo Scientifico Fermi, Arona (NO)
•Home page di Leiwen Hu
•Multimedia Physics Studio