8 marzo 2018

Tutto è relativo?

Oggi ho cominciato a spiegare in classe quinta la teoria della Relatività Ristretta. Ho detto agli studenti: non dite mai "tutto è relativo!", è un'affermazione falsa. Ci sono i nostri modi 'relativi' di vedere ciò che ci circonda, che dipendono anche dalle nostre convinzioni e impressioni personali e che spesso non corrispondono alla realtà delle cose, ma esistono "verità e oggetti assoluti", indipendenti dai nostri modi di interpretare. Einstein stesso la pensava così, forse la sua opera si sarebbe dovuta  chiamare più propriamente  "teoria degli assoluti" anzichè "della relatività".

D’altronde deveva essere per forza così. Scopo primario della Scienza è scoprire la realtà, quella che esiste indipendentemente dal nostro eventuale modo personale e ‘relativo’ di vedere. Einstein fece una cosa molto ‘scientifica’: riportò alla loro vera dimensione 'relativa', gli enti e i concetti della fisica classica considerati prima ‘assoluti’, ma nello stesso tempo trovò altre grandezze che si potevano ritenere indipendenti dall'osservatore. Il primo a cadere fu il concetto di Etere, semplicemente inesistente, e con esso anche il credere che la velocità della luce dipendesse dai sistemi di riferimento in cui veniva misurata, trovando così nella sua invarianza e indipendenza il primo ‘assoluto’. Questo fatto ebbe come conseguenza la necessità della dipendenza dal sistema di riferimento delle misure di tempo e di spazio: ciò  generò un cambiamento radicale nei fondamenti della fisica e soprattutto nel modo del pensare ‘comune’. Infatti sino ad allora, ad esempio, nessuno aveva osato mettere in dubbio l’universalità e l’assolutezza dello scorrere del tempo. Persino il concetto di simultaneità tra due eventi fu messo in dubbio relegandolo nella dimensione dei nostri modi di vedere: secondo tale teoria due eventi contemporanei per noi 'in quiete' non lo sono per un altro osservatore in moto!

Einstein, una volta retrocesse le misure di spazio e tempo quasi a livello di ‘modi di vedere’ soggettivi, trovò però altre grandezze veramente invarianti e assolute: una l’abbiamo già vista, la velocità della luce nel vuoto, le altre sono state, per dirne alcune,  la massa e la lunghezza a riposo, il quadrivettore spazio-tempo, il quadrivettore energia-impulso. Queste ultime due grandezze unite nel loro nome da un trattino fanno capire un po’ i termini della questione: considerando separate le misure di spazio e di tempo per ogni evento, si trova che queste grandezze dipendono dal sistema di riferimento, ma ‘messe assieme’, nello spazio-tempo quadrimensionale, in cui anche il tempo diventa una dimensione fisica, contribuiscono a formare una grandezza assoluta, indipendente dal modo di vedere, e quindi effettivamente oggettiva.

Oltre alla invarianza della velocità della luce, un’altra assunzione di Einstein fu quella che tutte le leggi della fisica sono le ‘stesse’ in ogni riferimento inerziale. La cosa non era così pacifica ai suoi tempi come si potrebbe credere, infatti per il fisico ‘classico’ le uniche leggi che risultavano ‘assolute’ erano quelle della Meccanica, mentre quelle dell’Elettromagnetismo pareva facessero eccezione, generando così un’asimmetria nella natura. Esistevano infatti delle equazioni di trasformazione tra un sistema di riferimento e un altro, chiamate 'di Galileo', rispetto alle quali le leggi della Meccanica erano invarianti mentre non lo erano quelle dell’Elettromagnetismo. Einstein trovò che le vere trasformazioni erano altre, simili alle precedenti per piccole velocità, ma essenzialmente diverse per alte velocità (quelle paragonabili alla velocità della luce): le cosiddette trasformazioni di Lorentz. E siccome rispetto a queste non avevano problemi di invarianza quelle dell’Elettromagnestismo, cioè quelle di Maxwell, ma ne avevano le leggi della Meccanica, quelle di Newton per intenderci, dovette ‘riscrivere’ queste ultime per adattarle, deducendo così tra le altre cose la famosa relazione di equivalenza tra massa ed energia.

Perciò quello di Einstein è stato un lavoro di ‘assolutizzazione’ nelle fondamenta della fisica che ci ha fatto capire che non è vero che ‘tutto è relativo’ o che "così è se vi pare". Si rassegnino i relativisti estremi: fuori di noi la realtà oggettiva esiste, ed è indipendente dalla nostra volontà, dal nostro modo di vederla o di pensarla .




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