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Il sito è a cura del prof. Bernardo Croci, attualmente insegnante di filosofia presso il Liceo delle Scienze Umane Galilei di Firenze.

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Non tutti i contemporanei di Newton concordarono con lui, in particolare Gottfried Leibniz rimase convinto che il moto fosse solo relativo ad altri oggetti e che spazio e tempo fossero espressioni utili solamente per definire tale relazione https://gquadroblogs.files.wordpress.com/2017/05/newton-leibniz.png?w=1230; certo l’esperimento del secchio continuava a non avere altra soluzione al di là di quella proposta da Newton, così che l’idea newtoniana rimase dominante per circa trecento anni. https://images.slideplayer.it/40/11189117/slides/slide_22.jpg

A fianco dell’interpretazione fisica del fenomeno tempo si svilupparono altre idee, tra cui spicca quella del grande filosofo tedesco Immanuel Kant. Egli ripropose l’idea che il tempo sia qualcosa di intrinseco alla natura dell’uomo, cioè una forma a priori della sensibilità, così che esso è assoluto rispetto all’uomo che non può pensare senza di esso ma relativo rispetto al mondo in quanto esterno ad esso. Il filosofo di Königsberg ha sottolineato, anche, come il tempo più che al movimento si lega alla categoria di causalità: l’ordine di successione temporale nell’uomo è ricondotto all’ordine causale. In pratica ogni cosa è individuata in un tempo ben preciso solo a condizione che “nello stato precedente vi sia un’altra cosa che a essa debba seguire sempre”. https://www.platon.it/moderno/wp-content/uploads/2016/08/Kant_processo_conoscenza-1.jpg

Il primo a mettere in discussione l’idea fisica di spazio e di tempo proposta da Newton fu il filosofo austriaco Ernst Waldfried Josef Wenzel Mach (1838-1916) https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/57/Ernst-Mach-1900.jpg. Mach contesta a Newton il fatto che egli non avesse considerato nessun altro oggetto al di la del secchio e dell’acqua, in realtà egli nota come ad ogni modo vi sia da considerare l’ambiente circostante il secchio; quant’anche questo fosse appeso in una stanza completamente vuota vi sarebbe pur sempre le pareti, ma anche togliendo queste e collocando il secchio al centro dell’universo vi sarebbero altri riferimenti come le stelle. Dunque anche l’avvallamento dell’acqua stesso dipenderebbe dal resto della materia presente nell’Universo. Mach sostiene che se vi fosse la possibilità di effettuare l’esperimento in un universo realmente vuoto non vi sarebbe alcun moto e neanche nessun avvallamento della superficie dell’acqua. https://encrypted-tbn0.gstatic.com/images?q=tbn%3AANd9GcS1E0tS2Gu_DeFvc_GYeOVXDXPBwZvIXSR5mVJI5QXJpCjHML2Y&usqp=CAU In sostanza nella condizione di un Universo vuoto non solo non percepiremmo alcunché, ma perfino il concetto di movimento, velocità ed accelerazione non avrebbero alcun senso. Secondo questa idea il tempo e lo spazio, e con loro il movimento, erano determinati dal fatto che nell’Universo vi era della materia. In questo quadro non sarebbe più necessario ammettere uno spazio e un tempo assoluto; ovviamente intorno all’ipotesi di Mack rimangono aperte tante domande, per esempio, come possono stelle lontanissime influire sull’acqua del secchio. https://encrypted-tbn0.gstatic.com/images?q=tbn%3AANd9GcTRLeF6c4CPRWXRZffaN4brwEfjnFNj9P25h-CcC7ZqsoOzttYS&usqp=CAU

Nel 1905 Albert Einstein propose una soluzione originale in un articolo dal titolo Elettrodinamica dei corpi in movimento. Einstein non era affatto concorde nell’usare il termine relatività nella sua divulgazione perché temeva che la sua teoria fosse fraintesa o confusa con prospettive soggettivistiche (come quella del filosofo francese Henri-Louis Bergson https://cdn.studenti.stbm.it/images/2017/05/11/henri-bergson-orig.jpeg) o relativistiche. Einstein in realtà puntava ad un obiettivo ben preciso che con il relativismo non aveva nulla a che vedere ovvero voleva individuare delle leggi che valessero in ogni circostanza e in ogni sistema di riferimento, cioè fossero invarianti rispetto al contesto. Einstein sapeva che la velocità della luce, al di là di ogni condizione, rimaneva costante ed era pari a circa 299.000 km/sec. https://encrypted-tbn0.gstatic.com/images?q=tbn%3AANd9GcQYDrCB298XAJnV6CVNF8u6w4BsiEYfzVnNshBeyoaR7SU5RYmB&usqp=CAU

Pertanto la sua teoria si fonda in realtà su due principi assoluti:

  • La costanza della velocita della luca
  • L’invarianza delle leggi della fisica

Einstein suppose che se era vero che la velocità di un corpo in generale è data dallo spazio fratto il tempo, e se la velocità della luce era effettivamente costante a prescindere dal punto di riferimento adottato, allora dovevano essere spazio tempo a variare nel caso di velocità prossime a quella della luce. Ciò non solo spezzava l’assunto newtoniano che queste fossero entità assolute, ma anche quello kantiano che queste fossero forme relative rispetto alle cose ma universali rispetto ai soggetti. Cosa significava tuttavia dire che spazio e tempo erano relativi?

Quando io affermo che ho visto un evento alle ore 7 https://c8.alamy.com/comp/R538GD/white-alarm-clock-showing-seven-oclock-R538GD.jpg, si chiede Einstein, cosa sto in realtà affermando? Cosa significa questa dichiarazione? Con una affermazione di questo tipo si vuol dire che l'evento che io sto osservando e simultaneo al fatto che la lancetta del mio orologio indichi il numero 7 sul quadrante. Pertanto quando ho a che fare con espressioni del tipo ho visto un lampo in cielo alle 7 sto in realtà riconoscendo che vi sono stati 2  eventi, la lancetta che segna le 7 e il lampo, che sono apparsi simultaneamente. La domanda che si fa Einstein è la seguente: la simultaneità  si conserva anche quando cambiamo sistema di riferimento?

Proviamo a immaginare questo esperimento. Vi sono due osservatori uno immobile in un campo di fronte ad una ferrovia, posto tra due tralicci ferroviari e uno dentro un vagone ferroviario anch’esso in mezzo ai due tralicci. Immaginiamo che imperversi un temporale e che ad un certo punto una saetta si divida e vada “simultaneamente” a colpire i due tralicci, cosa vedranno i due soggetti? Prendiamo il caso in cui il vagone su cui è posto il secondo osservatore sia fermo, in questo caso entrambe i gli osservatori vedranno colpire i tralicci simultaneamente e guardando i loro orologi concorderanno che l’evento è accaduto supponiamo alle 7 del mattino. Prendiamo adesso il caso in cui, diversamente, il secondo osservatore che si trova dentro al vagone non sia fermo perché il vagone è trasportato a grande velocita dal traliccio A verso il traliccio B. In questo caso cosa vedranno i due osservatori? Mentre il primo osservatore continuerà a vedere gli eventi in modo simultaneo, cioè le due saette colpire i tralicci alle 7 del mattino, il secondo osservatore spostandosi verso il traliccio B vedrà che questo viene colpito prima dalla saetta perché appunto andando incontro all’evento gli risulterà anticipato di 10” prima delle sette del mattino, mentre allontanandosi dal traliccio A vedrà che questo è colpito 10” secondi dopo le 7 del mattino. Ecco che in questo esperimento (che a causa della bassa velocità dei treni non può che essere solo mentale, perché per farlo reale i treni dovrebbero viaggiare ad una velocità prossima a quella della luce) si comprende facilmente che il concetto di simultaneità perde il suo significato originario. http://3.bp.blogspot.com/-ssry0mBwVaA/TwV9krzzjNI/AAAAAAAACkY/l2EgmI29_yo/s1600/Presentazione+standard1.jpg

Immaginiamo di essere in una stanza dalle pareti trasparenti in modo che dall'esterno una persona possa vedere molto bene ciò che accade all'interno. La nostra stanza si sta muovendo nello spazio a velocità costante v.
Al centro della stanza abbiamo una sorgente di luce che quando viene accesa lancia un segnale luminoso contro la parete di fronte a noi e un altro verso la parete alle nostre spalle. Se questa sorgente di Luce al centro della mia stanza trasparente quando viene accesa vediamo che la luce arriva su entrambe le pareti simultaneamente perché la velocità della luce viaggia con velocità costante c.
Adesso immaginiamo di essere fuori dalla stanza inquiete, la stanza ci passa davanti con una certa velocità v e osserviamo lo stesso fenomeno.
Vedremo che il segnale luminoso arriva prima contro la parete che si sta avvicinando a noi mentre arriva dopo nell'altra che si sta allontanando da noi.
Quindi è evidente che cambiando i sistemi di riferimento il tempo cambia.

Ciò significa per Einstein che con l’aumentare della velocità di un corpo anche lo spazio ed il tempo cambiavano la loro estensione, così che un orologio che è portato al braccio di un pilota d’aereo al volante del suo veicolo alla velocità di 300 km/l gira sensibilmente più lentamente di uno posto al braccio di un signore comodamente fermo in poltrona a leggere il giornale. Questo significava anche che, a differenza di ciò che pensava Newton il movimento nello spazio non è distinto dal movimento nel tempo: un auto parcheggiata in garage ci appare ferma ma in realtà si sta muovendo nel tempo (con una velocità pari al valore assunto dalla velocità della luce); se l’auto fosse messa in moto per andare a fare una scampagnata e percorresse la strada ad una velocità media di 50 km/h, parte del suo moto nel tempo verrebbe sottratto ed impiegato per il movimento nello spazio. In sostanza il “moto totale” (nello spazio e nel tempo) di un oggetto aveva un valore identico alla velocità della luce e poiché questo era costante, se ne utilizzava di più per il movimento nello spazio, ne rimaneva meno per il movimento nel tempo e vice versa. Ecco perché la velocità della luce rimaneva immutata: questa infatti, svolge già tutto il suo moto nello spazio, in sostanza non ha più moto temporale da poter utilizzare, alla velocità della luce il tempo smette di scorrere!

In base alla relatività ristretta un ente “x” che si muove ad alta velocità vede contrarre lo spazio e il tempo. In cosa consiste questa contrazione: le due quantità che abbiamo a disposizione sono la velocità del dell'ente “x” che indichiamo con v è la velocità della luce che è costante ed è indicata con c, il fattore di contrazione di Einstein risulta pertanto (1-v2/c2)½ che semplificata equivale a 1-½v2/c2

Quando un ente è in posizione di riposo si ha v = 0 e di conseguenza non sia alcuna contrazione 1- ½02/c2=1-0=1  altresì per una persona  che si muove in modo molto lento il fattore di contrazione si riduce a un valore trascurabile, se assumiamo che questa entità sia un individuo “x” possiamo affermare che tanto più esso si muove velocemente tanto più diventa inferiore la percezione che questi ha di un centimetro o di un secondo

Da questa analisi sorge immediatamente un interrogativo com'è possibile che la luce ovvero le onde elettromagnetiche fossero le uniche a mantenere invariata la loro velocità a differenza di tutte le altre entità?

Secondo Einstein nel momento in cui si afferma che non esiste l'etere luminifero le onde elettromagnetiche e la luce sono svincolate da qualsiasi mezzo materiale e possono essere considerate come energia pura e priva di massa, non avendo massa non subiscono alcun attrito.https://st2.depositphotos.com/1007971/5191/i/950/depositphotos_51916439-stock-photo-pure-energy-and-electricity-symbolizing.jpg

Einstein notò che il principio di contrazione ci diceva qualcosa anche a proposito della massa e dell'energia, ma in questo caso sembrava funzionare all'inverso ovvero con l'aumentare della velocità di un ente “x” la sua massa e la sua energia si espandono secondo un valore reciproco a quello del fattore di contrazione. In sostanza ogni qualvolta qualcuno si muove velocemente la loro massa e la loro energia si espande.

A questo punto Einstein si chiede cosa succede agli oggetti quando si muovono alla stessa velocità della luce ossia quando v è uguale a c: (1-c2/c2) ½=(1-1) ½=0

Ovvero accade che nel caso di un ente che si sposta alla stessa velocità della luce lo spazio il tempo si contraggono fino a diventare nulli e viceversa la massa è l'energia si espandono all'infinito.https://tuttoqua.files.wordpress.com/2008/09/black-holes-paolog.jpg

A questo punto Einstein si chiese che cosa mette in relazione la massa con l'energia? Prendiamo un ente “x” e vediamo che cosa accade nel momento in cui aumentiamo o diminuiamo la sua velocità:

mettiamo che tale ente rallenti la sua massa sarebbe diminuita secondo il fattore di contrazione tale che 1- ½v2/c2

ovvero più una quantità veniva ridotta di una frazione pari a ½v2/c2 dell'intero, in sostanza indicando con m la massa si avrebbe che mx ½v2/c2

Questo fece notare ad Einstein che vi era una relazione tra questa formula e quella che esprime l'energia cinetica (K)

K= ½mv2

In sostanza la perdita di massa del nostro ente “x” equivale alla formula dell’energia cinetica divisa per c2

K/c2=mx ½v2/c2=perdita di massa

Ma se l’energia divisa per la velocità della luce da la massa allora si può attraverso una formula inversa ottenere che l’energia è uguale alla massa per la velocità della luce:

E/c2=  E=mc2

https://3.bp.blogspot.com/-j5-htAjBqxY/VXwRVpsTTkI/AAAAAAAAEYE/hw7lfYr8kF0/s1600/Fisica_Emc2_formula_eistein_realativita_ristretta.png E questo rappresenta l’ultimo dei grandi risultati trovati da Einstein nel 1905 ovvero che la massa poteva essere trasformata in energia e l’energia in massa il che significa che non si trattava di due realtà diverse ma di due aspetti di un'unica realtà.

Quando il giovane scienziato propose queste tesi non vi era modo di confermare sperimentalmente i calcoli matematici; solo nel 1971 Joseph Hofele e Richard Keating collocarono alcuni orologi atomici al cesio su un aereo di linea Pan Am che fece il giro del mondo. Quando li confrontarono con altri identici, rimasti fermi a terra, notarono che i primi due indicavano una minor quantità di tempo trascorsa. La differenza era minima alcune centinaia di millesimi di secondo, ma in perfetta sintonia con le previsioni fatte dalla teoria della relatività di Einstein che sfortunatamente non ha potuto assistere a questo risultato. https://images11.popmeh.ru/upload/article/215/215416ded17400be849b0a33cdca4749.jpg 

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