FisicaStoria della scienza e della filosofia

E=mc2 – La quarta dimensione – Ep. 5

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Nel post precedente abbiamo visto come le trasformazioni ideate da Hendirk Antoon Lorentz e riprese da Einstein postulavano  la costanza della velocità della luce in ogni sistema di riferimento e la validità della relatività galileiana. Dal punto di vista matematico però le trasformazioni di Lorentz non erano né semplici né eleganti.

Gli scienziati in genere non amano le cose complicate e cercano per quanto possibile di semplificarle. A questo si dedicò il matematico lituano naturalizzato tedesco Hermann Minkowski (1864-1909) negli anni che seguirono la pubblicazione degli articoli di Einstein nel 1905. Minkowski era stato professore di matematica di Albert al Politecnico di Zurigo. Partendo dal lavoro di un altro matematico e fisico, il francese Henri Poincaré, Minkowski si rese conto che le trasformazioni di Lorentz diventavano estremamente più semplici e lineari supponendo che spazio e tempo non fossero due entità distinte ma un’unica cosa.

Uno spaziotempo a quattro dimensioni in cui le distanze si calcolano non considerando soltanto le estensioni spaziali ma anche quelle temporali. Le distanze non sono più soltanto separazioni spaziali ma diventano lunghezze spaziotemporali. La distanza da Proxima Centauri, la stella più vicina al sistema solare, è data dalla separazione spaziale da cui si sottrae il tempo che la luce impiega a viaggiare da Proxima alla Terra.

Le distanze e gli intervalli temporali se considerati indipendenti non sono universali. Le distanze spaziotemporali invece lo sono. Nello spaziotempo di Minkowski i principi di Einstein sono rispettati e le equazioni di Maxwell valgono per chiunque, qualunque sia la sua velocità purché sia costante.

I due principi di Einstein, insieme a E=mc2 ed allo spaziotempo di Minkowski fanno parte di ciò che chiamiamo teoria della relatività ristretta di Einstein. In questo contesto “relatività” non significa affatto che non esiste una verità universale e che quindi tutto sia relativo.

La relatività significa al contrario che sappiamo come comportarci con gli altri, che sappiamo come si comportano lo spazio ed il tempo anche in presenza di velocità elevate. Con questo post si conclude il nostro breve viaggio all’interno dell’equazione più famosa della storia della scienza, che ha profondamente cambiato il nostro modo di concepire l’universo che ci circonda.

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