Che cos’è la relatività?

Mettiamo una seconda cucchiaiata sul cono della relatività — un delizioso assaggio di Foresta Nera per gentile concessione del fisico di origine tedesca Albert Einstein. Come abbiamo appena accennato, la relatività galileiana, anche dopo aver ricevuto qualche ritocco dalla fisica newtoniana, fu rotta. Gli scienziati impararono che la luce viaggia ad una velocità costante, anche su un treno in corsa.

Perciò, Einstein propose la teoria della relatività speciale, che si riduce a questo: Le leggi della fisica sono le stesse in tutti i quadri inerziali, e la velocità della luce è la stessa per tutti gli osservatori. Che ci si trovi in uno scuolabus rotto, in un treno in corsa o in una specie di astronave futuristica, la luce si muove alla stessa velocità e le leggi della fisica rimangono costanti. Supponendo che la velocità e la direzione siano costanti e che non ci sia una finestra attraverso cui scrutare, non sareste in grado di dire in quale di queste tre navi state viaggiando.

Ma le ramificazioni della relatività speciale riguardano tutto. Essenzialmente, la teoria ha proposto che la distanza e il tempo non sono assoluti.

Ora è il momento della terza pallina di gelato, ed è un’altra porzione abbondante di Einstein. Chiamiamolo cioccolato tedesco. Nel 1915, Einstein pubblicò la sua teoria della relatività generale per inserire la gravità nella visione relativistica dell’universo.

Il concetto chiave da ricordare è il principio di equivalenza, che afferma che la gravità che tira in una direzione è equivalente all’accelerazione in un’altra. Questo è il motivo per cui un ascensore che accelera fornisce una sensazione di maggiore gravità mentre sale e di minore gravità mentre scende. Se la gravità è equivalente all’accelerazione, allora significa che la gravità (come il movimento) influenza le misurazioni del tempo e dello spazio.

Questo significherebbe che un oggetto sufficientemente massiccio come una stella deforma il tempo e lo spazio attraverso la sua gravità. Quindi la teoria di Einstein ha alterato la definizione stessa di gravità da una forza a una deformazione dello spazio-tempo. Gli scienziati hanno osservato la deformazione gravitazionale sia del tempo che dello spazio per sostenere questa definizione.

Ecco come: Sappiamo che il tempo passa più velocemente in orbita che sulla Terra perché abbiamo confrontato gli orologi sulla Terra con quelli dei satelliti orbitali più lontani dalla massa del pianeta. Gli scienziati chiamano questo fenomeno dilatazione del tempo gravitazionale. Allo stesso modo, gli scienziati hanno osservato fasci di luce che si incurvano intorno a stelle massicce in quello che chiamiamo lensing gravitazionale.

Quindi cosa fa la relatività per noi? Ci fornisce un quadro cosmologico da cui decifrare l’universo. Ci permette di scandagliare la meccanica celeste, prevedere l’esistenza dei buchi neri e tracciare le distanze del nostro universo.

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