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Il concetto base della teoria della relatività PDF Stampa
Utilità - Curiosità

La teoria della relatività si basa sulla scoperta che tutte le misure di spazio e tempo sono relative. Ovviamente, la relatività delle specificazioni spaziali non costituiva nulla di nuovo. Si sapeva bene prima di Einstein che la posizione di un oggetto nello spazio può essere definita solo rispetto a qualche altro oggetto. Di solito ciò viene fatto servendosi di tre coordinate e il punto dal quale si misurano le coordinate può essere chiamato la posizione dell’«osservatore».
Perché la relatività di tali coordinate risulti chiara, immaginiamo due osservatori che galleggiano nello spazio e che osservano un ombrello, come nel disegno. L’osservatore A vede l’ombrello alla sua sinistra e leggermente inclinato, cosicché  l’estremo superiore è un po’ più vicino a lui. L’osservatore B, viceversa, vede l’ombrello alla sua destra inclinato in modo tale che l’estremità superiore risulti  più distante. Estendendo questo esempio bidimensionale alle tre dimensioni, diventa chiaro che tutte le specificazioni spaziali – quali, «sinistra», «destra», «sopra», «sotto», «obliquo», ecc – dipendono dalla posizione dell’osservatore e sono quindi relative. Ciò era noto molto prima della teoria della relatività. Per quanto riguarda il tempo, tuttavia, la situazione nella fisica classica era completamente differente. Si supponeva infatti che l’ordine temporale tra due eventi fosse indipendente da qualsiasi osservatore, e alle specificazioni che si riferivano al tempo – quali, «prima», «dopo», o «simultaneamente» - veniva dato un significato assoluto, indipendente da qualsiasi sistema di coordinate.
Einstein riconobbe che anche le specificazioni temporali sono relative e dipendono dall’osservatore. Nella vita quotidiana, l’impressione di poter ordinare gli eventi attorno a noi in una unica sequenza temporale è creata dal fatto che la velocità della luce – 300.000 chilometri al secondo – è tanto grande rispetto a qualsiasi altra velocità della quale possiamo avere una esperienza diretta, che possiamo supporre di star osservando gli eventi nell’istante stesso in cui avvengono. Tuttavia ciò non è affatto vero, perché la luce richiede un certo tempo per andare dall’evento all’osservatore. Normalmente questo tempo è talmente piccolo che la propagazione della luce può considerarsi istantanea; ma quando l’osservatore si muove ad alta velocità rispetto al fenomeno osservato, il breve di tempo fra l’istante in cui avviene un evento e l’istante in cui lo si osserva svolge un ruolo decisivo nello stabilire la sequenza degli eventi. Einstein comprese che, in un caso come questo, osservatori in moto con velocità diverse ordineranno diversamente gli eventi nel tempo. Due eventi che un osservatore vede come simultanei possono avvenire in diverse sequenze temporali per altri osservatori. […..]
Il legame profondo che esiste tra spazio e tempo era ben noto in astronomia, in un contesto diverso, molto prima della teoria della relatività. Gli astronomi e gli astrofisici hanno a che fare con distanze estremamente grandi e di nuovo, in questo caso, diventa importante il fatto che la luce impieghi un certo intervallo di tempo per andare dall’oggetto osservato all’osservatore. Poiché la velocità della luce è finita, gli astronomi non osservano mai l’universo nello stato attuale, ma guardano sempre indietro, nel passato. Per andare dal Sole alla Terra, la luce impiega otto minuti, e quindi, in ogni momento, noi vediamo il Sole come era otto minuti prima. Analogamente, vediamo la stella più vicina come essa era quattro anni fa, e con i nostri potenti telescopi possiamo vedere le galassie solo come erano milioni di anni fa.

 

Brano tratto dal testo Il Tao della Fisica di Fritjof Capra