A proposito di RELATIVITA' e RELATIVISMO

di Placido Munafò

 

 

 

La “Teoria della Relatività “ di Einstein, formulata nel 1905 e pubblicata nel 1917 ha avuto un peso notevole, sia dal punto di vista scientifico che filosofico.

La “Teoria della Relatività”, in sintesi, si distingue in “Teoria della relatività Ristretta e Generale” che  si distinguono sostanzialmente nel cosiddetto “campo di validità”, ovvero di applicabilità. La prima, quella “Ristretta”, fa riferimento a sistemi che si muovono a velocità costante, ovvero non accelerati (sistemi inerziali), la seconda, quella “Generale”,  ai sistemi uniformemente accelerati (sistemi non inerziali), da qui la dizione “generale” della seconda ad indicare l’estensione delle leggi della Relatività ad ambiti applicativi più estesi.

I postulati principali della “teoria della relatività” sono:

Primo Postulato: stabilisce che le leggi della fisica sono le stesse in tutti i sistemi di riferimento inerziali, in sostanza significa che tutte le leggi della meccanica sono validi per tutti i sistemi di riferimento inerziali, quindi i risultati di un qualunque esperimento sono gli stessi per qualunque sistema di riferimento che si muova di moto rettilineo uniforme.

Secondo Postulato: la velocità della luce ( c ) è costante e nel vuoto è pari a 298.800.000 m/sec, ovvero circa 300.00Km/h ed è indipendente dalla velocità della sorgente che la emette. Il che significa, ad esempio, che se una sorgente si sta muovendo a qualunque velocità verso l’osservatore,  la velocità della luce rimane la stessa, contrariamente a quanto si potrebbe supporre, ovvero che la sua velocità dovrebbe essere incrementata da quella della sorgente. Il che sta a significare che la velocità della luce è una delle costanti dell’universo, e non è quindi superabile.

Ad oggi questi due postulati si sono dimostrati sperimentalmente validi.

La teoria della Relatività può anche essere intesa come una estensione, o generalizzazione,della meccanica  newtiana, nel senso che, mentre le leggi della meccanica di Newton (leggi della gravitazione) e le trasformate di Galileo (per il passaggio da un sistema inerziale ad un altro) conservano la loro validità per sistemi che si muovono con velocità costante di molto inferiore a quella della luce, la Relatività di Einstein ridefinisce queste Leggi della fisica per sistemi che si muovono con una velocità molto prossima a quella della luce, per i quali non è più valida la meccanica newtoniana e le trasformate di Galileo.

Come conseguenza del Secondo Postulato della Relatività,  che la velocità della luce è costante e non è superabile, la “simultaneità degli eventi”, cioè per poter stabilire se due eventi avvengono esattamente nello stesso istante di tempo, è necessario fare riferimento all’osservatore rispetto al quale stabilisce la simultaneità degli eventi stessi, il che significa che  due eventi simultanei per un osservatore, possono non esserlo per un secondo osservatore.

Come conseguenza della ridefinizione delle trasformate di Galileo per consentire il passaggio da un sistema di riferimento ad un altro (trasformate di Lorenz), per sistemi inerziali che si muovono con valori della velocità prossime a quelle della luce,  la Relatività ristretta stabilisce che la durata di un fenomeno dipende dal sistema di riferimento rispetto al quale è misurata. Ad esempio, lo scatto di due flash di una macchina fotografica, mentre per il primo osservatore sono simultanei, il secondo registra due scatti dei flash distinti in un intervallo temporale  misurabile. Quindi, mentre per il primo osservatore tale intervallo è nullo (poiché simultanei),  il secondo  misura un intervallo temporale diverso da zero tra lo scatto dei due flash. Tutto questo si traduce nel fatto che il tempo  trascorre più lentamente per un osservatore  che si trova in un sistema di riferimento inerziale che si muove ad una velocità maggiore  rispetto a quello dell’altro osservatore: “dilatazione del tempo”. Famoso a tal proposito è il “paradosso dei gemelli”. Immaginiamo due gemelli, uno rimane sulla Terra e l’altro intraprende un viaggio di 20 anni (misurati sulla Terra) con una navicella spaziale che viaggia ad una velocità molto alta. Trascorsi i 20 anni al suo rientro, il gemello rimasto sulla Terra avrà 40 anni, mentre per il gemello “viaggiatore” sarà trascorso un solo anno e ne avrà quindi solo 21. La differenza di età tra i due gemelli sarà tanto maggiore, quanto più alta sarà stata la velocità con cui ha viaggiato il secondo gemello.

Ma oltre che misurare intervalli di tempo differenti assecondo della velocità del sistema di riferimento, si riscontrano misure differenti anche per le distanze, in questo caso si parla di “contrazione delle lunghezze”. In sostanza, una barra che ha una certa lunghezza  misurata su sistema di riferimento, se questa  si trova in un altro sistema di riferimento in movimento rispetto a quello dove si effettua la misura, si misurerà un valore della  lunghezza inferiore per la stessa barra.

Anche la massa di un corpo subisce variazioni. La legge della Relatività stabilisce che la massa di un corpo non è una costante, bensì aumenta all’aumentare della sua velocità sino ad arrivare ad un valore infinito quando raggiunge la velocità della luce (la massa NON è il peso, essendo quest’ultimo il prodotto della massa per l’accelerazione di gravità)

Applicando una forza (F) ad un corpo, questo aumenta la sua velocità (F = ma, dove “m” è la massa e “a” l’accelerazione). Quando la velocità del corpo si avvicina a quella della luce, non può più aumentare, perché NON si può superare la velocità della luce (secondo Postulato) . Questo significa che il lavoro compiuto dalla forza sul corpo (lavoro = forza per lo spostamento) fa aumentare la sua massa.  Quindi la massa e l’energia, secondo la teoria della relatività ristretta, sono grandezze intercambiabili, in sostanza la massa è una forma di energia.  Da qui  deriva la famosa “Equazione di Einstein”: E=mc2.


 

Ho voluto spiegare, molto semplicisticamente, alcuni aspetti salienti della “Legge della Relatività Ristretta formulata da Einstein, Legge che ha condizionato, oltre che la fisica moderna, anche il pensiero moderno, dalla filosofia alle arti in generale, come conseguenza  del venir meno di “valori” misurabili in assoluto, perché come sopra scritto i valori delle grandezze che si misurano dipendono dal sistema di riferimento da cui sono fatte.

Su tale aspetto si inserisce il cosiddetto “relativismo”, che si può anche tradurre come negazione di valori, etici, morali, religiosi, ecc. assoluti.

Domanda: è corretta questa chiamiamola “trasposizione” delle leggi della relatività di Einstein ad altri ambiti, o sfere del pensiero dell’uomo, come ad esempio,  la filosofia, l’etica, la religione?

Questa domanda che pongo, a cui non so dare una risposta certa, deriva dalle seguenti osservazioni.

La cosiddetta “Legge della Relatività” non stabilisce, o dimostra, l’assunto generico “Tutto è Relativo” nel senso dell’applicazione letterale di tale frase. Spiego meglio questo mio pensiero con un esempio già citato nella sintetica spiegazione della Legge della Relatività Ristretta (contrazione delle dimensioni).

Prendiamo una righello in cui è incisa la scala metrica, ad esempio da 0 a 1 metro. Questo righello da la misura di quello che abbiamo stabilito sia la dimensione di un metro e dei suoi sottomultipli (centimetri, millimetri). Il punto è: dove è utilizzato tale righello (luogo), ovvero dove è  utile e necessario il suo impiego (utilità funzionale) per dare un significato (un senso, una motivazione, una sensata giustificazione) al fatto che sia stato costruito? Indubbiamente la risposta è nel luogo o nei luoghi dove si pensa di utilizzarlo!! In tale accezione, quando è utile e necessario tener conto della lunghezza che misurerei per  questo stesso righello, nell’ipotesi che si trovi, ad esempio, su un mezzo che si sta muovendo velocemente rispetto a me, sapendo di ottenere un valore della  sua lunghezza differente da quello che misurerei se lo utilizzassi  nel posto dove mi trovo? E’ inoltre da tenere presente che misurando la lunghezza  dello stesso righello all’interno del mezzo in movimento, otterrei la stesso identico valore della  lunghezza che avrei in un qualunque altro luogo sulla Terra ferma, cioè leggerei la misura  per cui è stato costruito.

Ecco il perché della domanda che mi ponevo: è corretto il parallelismo, o meglio far derivare, il cosiddetto “relativismo” come diretta conseguenza della scoperta della Legge della Relatività?

Infatti, la Legge della Relatività scoperta da Einstein, non afferma certo che TUTTO è RELATIVO, afferma e dimostra che i VALORI delle misure  (tempo, lunghezza, massa, ecc.) sono strettamente dipendenti da “dove” (sistema di riferimento) vengono effettuate, ma l’uomo ha sviluppato e sviluppa il suo pensiero in uno stesso luogo, o meglio in uno stesso  sistema di riferimento, dove il tempo ha la stessa misura in ogni luogo come le distanze, la massa, ecc..

 

4 aprile 2015