La relatività di Einstein

Riassunto

Alla fine dell’Ottocento la fisica si basava sulla meccanica di Newton e sull’elettromagnetismo di Maxwell. Le due teorie, però, non si accordavano su alcuni punti, in particolare sul comportamento della luce: esperimenti come quello di Michelson e Morley, nel 1887, non riuscivano a rilevare il moto della Terra rispetto all’“etere”, il mezzo in cui si pensava che la luce si propagasse.

Nel 1905 il giovane Albert Einstein, allora impiegato all’Ufficio brevetti di Berna, pubblicò la teoria della relatività ristretta, secondo cui le leggi della fisica e la velocità della luce sono le stesse per tutti gli osservatori in moto uniforme. Dieci anni dopo estese la teoria alla gravità con la relatività generale. Per il contesto scientifico consulta la cronologia della meccanica quantistica, l’altra grande teoria fisica del Novecento.

La conferma del 1919 rese Einstein famoso in tutto il mondo: i giornali presentarono la relatività come una teoria che “rovesciava” Newton, anche se in realtà la meccanica newtoniana resta valida, con ottima approssimazione, per velocità piccole rispetto a quella della luce.

Date principali

1. 1879Nascita di Albert Einstein a Ulma, in Germania.
2. 1887Esperimento di Michelson e Morley.
3. 1902Einstein inizia a lavorare all’Ufficio brevetti di Berna.
4. 1905“Anno mirabile”: articoli sull’effetto fotoelettrico, sul moto browniano e sulla relatività ristretta; in un altro articolo compare l’equivalenza tra massa ed energia, E=mc².
5. 1907–1908Einstein formula il principio di equivalenza; Hermann Minkowski introduce lo spazio-tempo.
6. 1915Einstein presenta a Berlino le equazioni della relatività generale.
7. 1919Durante un’eclissi di Sole, le spedizioni guidate da Arthur Eddington misurano la deviazione della luce delle stelle prevista dalla teoria.
8. 1922Einstein riceve il premio Nobel per la fisica del 1921, per la spiegazione dell’effetto fotoelettrico.
9. 1929Edwin Hubble osserva l’espansione dell’universo, interpretata con le equazioni della relatività.
10. 1933Einstein, di origine ebraica, lascia la Germania nazista e si stabilisce negli Stati Uniti, a Princeton.
11. 1939Firma una lettera al presidente Roosevelt sul rischio che la Germania costruisca una bomba atomica.
12. 1955Morte di Einstein a Princeton.
13. 2015Prima rilevazione diretta delle onde gravitazionali, previste dalla relatività generale, annunciata nel 2016.

Cause

La relatività nacque dal tentativo di risolvere le contraddizioni tra la meccanica classica e l’elettromagnetismo. Einstein partì da pochi principi e ne trasse conseguenze radicali, come il fatto che il tempo scorre in modo diverso per osservatori in moto relativo.

Contarono il lavoro di altri scienziati, come Lorentz e Poincaré, e il dialogo con matematici come Minkowski e Marcel Grossmann, che aiutò Einstein a usare la geometria necessaria alla relatività generale. Sul quadro più ampio leggi la cronologia dell’elettricità e dell’elettromagnetismo.

Conseguenze

La relatività ha cambiato l’idea di spazio e di tempo, non più assoluti ma legati all’osservatore, e ha spiegato la gravità come curvatura dello spazio-tempo. Ha reso possibile la cosmologia moderna, lo studio dei buchi neri e dell’origine dell’universo.

L’equivalenza tra massa ed energia è alla base della comprensione dell’energia nucleare, usata sia nelle centrali sia nelle bombe atomiche. Anche tecnologie quotidiane come il GPS devono tenere conto degli effetti relativistici per funzionare con precisione.

Perché è importante

La relatività di Einstein è una delle grandi rivoluzioni scientifiche del Novecento, paragonabile a quella di Copernico e Newton. Einstein divenne anche una figura pubblica, impegnata per la pace e contro il nazismo.

Per proseguire leggi la cronologia della rivoluzione scientifica e la scheda sul Novecento.

Collegamenti nell’archivio

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