Dalla natura dello spazio-tempo alla comprensione della gravità, la Teoria della Relatività di Albert Einstein ha trasformato la Fisica e continua a influenzare le scoperte scientifiche. Un secolo dopo la sua formulazione, rimane una delle pietre miliari del sapere umano, pur con cambiamenti e aggiustamenti che naturalmente si applicano, se consideriamo la scienza come un qualcosa in divenire. Albert Einstein ha diviso la sua opera più celebre in due parti: la Relatività Ristretta (1905) e la Relatività Generale (1916). Vediamo insieme cosa significano.
La Relatività Ristretta: il tempo e lo spazio cambiano
Einstein ha scoperto che il tempo e lo spazio non sono uguali per tutti. Due idee fondamentali della sua teoria sono:
Le leggi della fisica sono le stesse in tutti i sistemi di riferimento inerziali. Ovvero, valgono ovunque, indipendentemente da chi osserva.
La velocità della luce nel vuoto è costante e indipendente dalla velocità della sorgente o dell’osservatore. Quindi, la velocità della luce è sempre la stessa, anche se ci si muove molto velocemente.
Cosa significa tutto questo? Che si attua una sorta di dilatazione temporale. Il tempo scorre più lentamente per un oggetto in movimento rispetto a un osservatore fermo. Per assurdo, se un astronauta viaggiasse su un’astronave velocissima e tornasse sulla Terra dopo molti anni, troverebbe le persone invecchiate più di lui.
Ciò porta anche a una contrazione delle lunghezze: un oggetto in movimento appare contratto lungo la direzione del moto. Sempre per fare un esempio pratico, un treno che viaggia a velocità altissima sembrerebbe più corto a chi lo osserva fermo.
Infine, che energia e massa sono collegate. La famosa formula E = MC al quadrato, spiega che la materia può trasformarsi in energia, come avviene nelle stelle e nelle bombe atomiche.
La Relatività Generale: la gravità piega lo spazio e il tempo
Nel 1915, Einstein ampliò la sua teoria includendo la gravità. La Relatività Generale sostituisce la concezione newtoniana della forza gravitazionale con l’idea che la gravità sia il risultato della curvatura dello spazio-tempo causata dalla massa. Quindi, la gravità non è solo una forza, ma deforma lo spazio e il tempo. Immaginate di mettere una palla pesante su un tappeto elastico. Il tappeto si incurva e le biglie vicine rotolano verso la palla. Questo è quello che succede con i pianeti e le stelle nello spazio.
Ciò ha effetti importanti. La luce si piega, ovvero la luce delle stelle cambia direzione quando passa vicino al Sole.
Il tempo rallenta vicino ai pianeti grandi, ovvero in un campo gravitazionale intenso. Facendo un esempio, gli orologi su un satellite in orbita attorno alla Terra vanno più veloci di quelli sulla Terra. La Teoria, infine, ha ipotizzato la presenza delle onde gravitazionali, increspature nello spazio-tempo generate da eventi cosmici estremi, per esempio lo scontro tra buchi neri, rilevate per la prima volta nel 2015 da LIGO.
Dove troviamo la relatività nella vita di tutti i giorni? I GPS nei telefoni correggono i loro orari grazie alla relatività, altrimenti sbaglierebbero la posizione. Inoltre, la Teoria della Relatività ha aperto la strada alla cosmologia moderna, spiegando fenomeni come i buchi neri e l’espansione dell’universo.
