I tempi si dilatano e le lunghezze si contraggono a velocità prossime a quelle della luce. Vi confonde? Certo. Ma secondo la relatività, non può essere altrimenti.
120 anni fa, Einstein elaborò la sua teoria della relatività ristretta, affermando che né lo spazio né il tempo fossero grandezze assolute, piuttosto che le risposte ottenute per misurare distanze, posizioni e durate sarebbero dipese dalla posizione e dal moto relativo. L’unica grandezza assoluta, sosteneva Einstein, era la velocità della luce nel vuoto. Questa era in effetti un’affermazione rivoluzionaria, ma le formule per calcolare come distanze e durate variassero in funzione della velocità, soprattutto avvicinandosi alla velocità della luce, erano già state elaborate oltre un decennio prima con le trasformazioni di Lorentz.
Da Galileo ad Einstein
Oggi, il concetto di relatività è sinonimo di Einstein. Invece, la relatività risale a quasi 400 anni fa (e quasi 300 anni prima di Einstein), quando Galileo parlava di un problema molto più semplice: la rilevabilità del moto. Il principio di relatività sarebbe poi emerso con Newton come la sua prima legge del moto, secondo la quale un oggetto a riposo rimane a riposo e un oggetto in movimento rimane in moto costante, e lo farebbe per sempre, a meno che e finché uno dei due non intervenga con una forza esterna (netta). In altre parole, le leggi della fisica che governano la meccanica rimangono le stesse tra gli osservatori, ma i risultati esatti per queste quantità dipenderanno dal moto relativo di ciascun osservatore rispetto al sistema che sta osservando.
Il ruolo della luce
La luce, come Maxwell comprese per primo, è un’onda elettromagnetica. Si propaga alla velocità della luce, è composta da campi elettrici e magnetici oscillanti, perpendicolari e in fase, e trasporta energia. Einstein immaginò di provare a seguire quest’onda luminosa il più velocemente possibile, osservando i campi elettrici e magnetici davanti a lui. Immaginò di andare sempre più veloce, finché non gli sembrò che i campi oscillanti fossero appena davanti a lui, e fu allora che ebbe una spettacolare intuizione. Non esisteva alcuna situazione in cui ciò fosse possibile. Non si poteva cavalcare un’onda luminosa. Non si poteva seguire un’onda luminosa. Non si poteva fare nulla che facesse sembrare che la luce viaggiasse a una velocità diversa da quella della luce.
La grande intuizione di Einstein
Fu con tutti questi dati che Einstein ebbe la sua grande intuizione. Lo spazio non era assoluto, ma relativo. Il tempo non era assoluto, ma relativo. Le velocità non erano assolute, ma relative. I campi elettrici e magnetici non erano assoluti, ma dipendevano dalla velocità. Una cosa è rimasta invariata per tutti gli osservatori: la velocità della luce.
Capire la relatività senza matematica
La chiave da ricordare è questa: le lunghezze si contraggono e i tempi si dilatano vicino alla velocità della luce, ma la velocità della luce è la stessa per tutti gli osservatori, indipendentemente dal loro moto relativo rispetto a qualsiasi cosa. Anche senza matematica, il solo pensare alla fisica di ciò che sta accadendo può portarti a sviluppare qualcosa che è sfuggito alla maggior parte dei colleghi di Einstein: un’intuizione su come si comporta l’Universo quando ci si avvicina alla velocità della luce!
Per saperne di più:
- Leggi l’articolo originale su Big Think.
