Il dubbio di Einstein - La nascita della relatività ristretta

Einstein da ragazzo

Quando si dice che l’abito non fa il monaco. Albertino (ancora non era nessuno) Einstein era uno studente brillante, ma non troppo geniale. I suoi voti erano medio alti, nulla di straordinario. Iper-attivo e confusionista ha percorso la sua carriera scolastica continuamente in contrasto con professori ed insegnanti.

La persona che ha stravolto il modo di concepire lo spazio ed il tempo, maturò la sua intuizione su una scrivania all’ufficio brevetti di Berna. In un momento di tranquillità, quando gli amori sembravano a posto ed economicamente riusciva ad avere un minimo di sicurezza (lo stipendio che prendeva era irrisorio e lo arrotondava con ripetizioni di fisica e matematica), ad Albertino ritornò nella mente un dubbio che lo tormentava da molti anni, e che aveva coltivato nei suoi studi accademici. Un dubbio che ha costruito il mito Albert Einstein che conosciamo oggi.

Anni prima Maxwell postulò una teoria che enunciava la proprietà della luce : la velocità della luce è sempre la stessa, a prescindere da come viene misurata. Albertino si chiedeva come poteva essere possibile tutto ciò, considerando che a quel tempo il mondo era ancora dominato dalle leggi di Newton, e dove era sempre possibile raggiungere un oggetto in accelerazione. Facciamo un esempio: immaginiamo un gatto che insegue un topo. Se il gatto corre sufficientemente veloce sarà sicuramente in grado di raggiungere il topo che gli fugge davanti.

Sostituendo il topo con un raggio di luce e mettendo un testimone ad osservare la scena, quest’ultimo dichiarerà che il gatto sta alle costole del raggio, viaggiando quindi ad una velocità prossima a quella della luce. Se il gatto potesse parlare, interrogandolo, ci darebbe una risposta stravagante. Ci direbbe di non essere riuscito ad tallonare il raggio di luce, come il testimone sosterrebbe, ma per quanto c’è l’abbia messa tutta, il raggio schizzava in avanti e lo distaccava sempre alla stessa velocità. Sosterrebbe inoltre di non essere neppure riuscito ad accorciare la distanza iniziale, ma che anzi il raggio si allontanava come se lui fosse stato immobile invece che in una corsa lanciata.

Se insistiamo a dire di aver visto il gatto impegnato in un testa a testa con il raggio di luce, e stava quasi per acciuffarlo, ci risponderà che non è affatto vero, e che anzi, non si è neppure avvicinato. Proprio questo paradosso era incomprensibile per Einstein : se la velocità della luce è costante di natura, come poteva il gatto dichiarare di non essersi neppure avvicinato al raggio di luce, mentre il testimone dichiarava che erano quasi testa a testa? L’incipit della teoria della relatività ristretta nasceva proprio in questo paradosso che frullava da anni in testa ad Einstein. Come è possibile che due persone vedessero lo stesso evento in maniera cosi diametralmente opposta?

Una sera, mentre i pensieri lo tormentavano, lo assalì un’immagine. Una delle tante immagini che Einstein usava per materializzare e per rendere comprensibili le sue intuizioni e le leggi della fisica in generale. Ricordò di essersi trovato a bordo di un tram a Berna, e di aver visto la famosa torre dell’orologio che dominava la città. E immaginò cosa sarebbe successo se quel tram fosse schizzato via, allontanandosi dall’orologio alla velocità della luce. Si rese subito conto che l’orologio gli sarebbe apparso fermo, perché la luce non avrebbe raggiunto il tram, e che il suo orologio da polso sarebbe continuato a ticchettare normalmente.

Escher: la relatività

Einstein aveva compreso la contraddizione tra la fisica newtoniana (in cui la velocità si può sommare e sottrarre) ed il mondo di Maxwell ( in cui la velocità è costante). Ma con la sua intuizione risolse questo dilemma, la soluzione era, ritornando al nostro esempio, che per il gatto il tempo rallenta. Immaginiamo un inseguimento tra due auto. La stessa condizione del gatto e del topo. L’auto dei rapinatori sfreccia davanti all’auto della polizia che la insegue, con il solito spettatore che osserva. Sostituiamo l’auto dei rapinatori con il nostro raggio di luce. Se l’osservatore a terra potesse guardare l’orologio dei poliziotti lo vedrebbe fermo, con i volti cristallizzati ed immobili. Interrogando i poliziotti quindi ci riferirebbero di aver visto il raggio schizzare e scopriremo che aveva percepito il raggio di luce che gli sfuggiva solo perché il suo orologio e la sua mente….andavano molto più piano.

Il tempo può scorrere ad un andamento diverso nell’universo, a seconda della velocità con cui si muove. Dopo tanti anni risolse il dubbio che lo affliggeva: “La soluzione mi apparve all’improvviso, pensando che i nostri concetti e le nostre leggi sullo spazio e sul tempo possono rivendicare una validità solo nella misura in cui si trovano in chiara relazione con la nostra esperienza”. Tutto è relativo. Dipende dal sistema di riferimento.

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