Albert Einstein, la relatività e lo spazio tempo Stefano Covino INAF / Osservatorio Astronomico di Brera Venerdì 3 novembre 2006

Albert Einstein, Albert Einstein,

la relatività e lo spazio tempola relatività e lo spazio tempo

Stefano Covino

INAF / Osservatorio Astronomico di BreraVenerdì 3 novembre 2006

QuickTime™ e undecompressore 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.


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.


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!

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!La relatività Galileiana!

Le velocità si compongono vettorialmente. Come in autostrada…



Alla velocità della luce, circa 300000 km/s, questo non accade…

Einstein ipotizzo che non fosse appunto una peculiarità della luce, ma una proprietà fondamentale di tutti i corpi in movimento.

Nasce la teoria della Nasce la teoria della relatività ristretta!relatività ristretta!

A questo punto le cose si complicano…

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!

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 undecompressore Cinepaksono 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

100 anni

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!

1 anno

Il paradosso dei gemelli



La teoria della relatività speciale fu senza dubbio una grande rivoluzione concettuale…

Ma nulla in confronto con la teoria della relatività generale!

Tutto nasce dall’osservazione di un ascensore…




Einstein quindi arrivò a formulare una teoria generale che descrive i fenomeni gravitazionali come dovuti alla “curvatura” dello spazio-tempo!


Non fosse deflessa: non la vedremmoNon fosse deflessa: non la vedremmo

SoleSole

TerraTerra

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 undecompressore Videosono necessari per visualizzare quest'immagine.

Le lenti gravitazionali…

Euclide

Spazio tridimensionale piattoSpazio tridimensionale piattoMinkowsky

Spazio quadridimensionale piattoSpazio quadridimensionale piatto

RiemannLobacewskyGauss

Spazio tridimensionale Spazio tridimensionale curvocurvo

Einstein Spazio quadridimensionale curvoSpazio quadridimensionale curvo

Relativisti e cosmologi attualiRelativisti e cosmologi attuali 9 o 10 dimensioni spaziali+1 temporale9 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

Documents

Albert Einstein, la relatività e lo spazio tempo Stefano Covino INAF / Osservatorio Astronomico di Brera Venerdì 3 novembre 2006