i principi della relativita generale relativitarelativita
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I PRINCIPI DELLA RELATIVITA’ GENERALE
RELATIVITA’
Spazio e tempo assoluti
RELATIVITA’ Newton, Principia, 1726 (3a
ed.)
Spazio e tempo assoluti
RELATIVITA’ Newton, Principia, 1726 (3a
ed.)
Spazio e tempo assoluti
RELATIVITA’
La teoria della relatività elimina spazio e tempo assoluti
E’ limitata ai sistemi di riferimento inerziali, cioè in moto rettilineo uniforme l’uno rispetto all’altro
I sistemi non inerziali
RELATIVITA’
In un sistema non inerziale sono presenti forze d’inerzia, come la forza centrifuga
Sono “peggiori” degli altri?
Le forze d’inerzia
RELATIVITA’
Le forze d’inerzia hanno effetti reali clamorosi, come questo…
Le forze d’inerzia
RELATIVITA’
Eppure per Newton sono forze fittizie: sono dovute al moto rotatorio del sistema di riferimento rispetto allo spazio assoluto
Le forze d’inerzia
RELATIVITA’
Secondo Newton la presenza di forze di inerzia è la dimostrazione dell’esistenza dello spazio assoluto
La relatività generale
RELATIVITA’
Einstein si propone di eliminare del tutto lo spazio assoluto, spiegando in un altro modo le forze di inerzia.
L’esperienza mentale di Einstein
RELATIVITA’
Due corpi fluidi di massa e composi-zione identica, H e K, volteggianti liberamente nello spazio a immensa distanza da qualunque altro corpo
H
K
L’esperienza mentale di Einstein
RELATIVITA’
Il corpo K risulta di forma sferica, mentre H ha la forma di un ellissoide
H
K
L’esperienza mentale di Einstein
RELATIVITA’
Per un osservatore posto su K, il corpo H ruota su se stesso intorno all’asse
H
K
L’esperienza mentale di Einstein
RELATIVITA’
Naturalmente per un osservatore su H, è K a ruotare su se stesso
H
K
Domanda
RELATIVITA’
Perché K ha forma sferica, mentre H ha forma ellittica?
La risposta di Newton
RELATIVITA’
K si trova in quiete rispetto allo spazio assoluto, mentre H, essendo in rotazione, risente di una forza centrifuga che gli fa assumere forma ellittica
La risposta di Einstein
RELATIVITA’
Lo spazio assoluto è una causa fittizia, e non reale
Niente, nella fisica newtoniana, può spiegare questa situazione
Necessità di una revisione critica
Gravitazione e inerzia
RELATIVITA’
Un astronauta, chiuso nella cabina di un’astronave in moto libero, osserva tutti gli oggetti e se stesso fluttuare liberamente nella cabina
Gravitazione e inerziaRELATIVITA’
L’astronauta si addormenta, e al risveglio osserva che gli oggetti sono trascinati verso il basso da una forza che imprime a tutti la stessa accelerazione
Cosa è successo?RELATIVITA’
Prima ipotesi: l’astronave ha acceso i suoi razzi e sta accelerando, la forza è forza d’inerzia e l’accelera-zione è pari a quella della nave
Cosa è successo?RELATIVITA’
Seconda ipotesi: l’astronave è atterrata su un pianeta, la forza è la gravitazione e l’accelerazione è quella di gravità su quel pianeta
Quale delle due ipotesi è giusta?
RELATIVITA’
Nessun esperimento può aiutare l’astronauta a decidere: l’unico modo è guardare fuori
PRINCIPIO DI EQUIVALENZA
Gli effetti della forza d’inerzia sono indistinguibili da quelli della forza di gravità
E’ una legge sperimentale
Forza d’inerzia e gravitazioneRELATIVITA’
La fisica newtoniana distingue tra:
Forze d’inerzia (come la forza centrifuga)
forze fittizie, dovute al moto dell’osservatore rispetto allo spazio assoluto
e…
Forza d’inerzia e gravitazioneRELATIVITA’
…
Forza di gravità
forza reale, dovuta all’interazione tra masse e regolata dalla legge di Newton
Forza d’inerzia e gravitazioneRELATIVITA’
Ma, in base al principio di equivalenza, questa distinzione non ha fondamento
Forze d’inerzia e forza di gravità sono la stessa cosa
Il problema delle due masseRELATIVITA’
Gli osservatori H e K sono concordi nell’affermare che la diversa forma dei due corpi sono dovute a effetti gravitazionali.
H
K
Il principio di relatività generaleRELATIVITA’
Non esistono osservatori privilegiati
Le leggi fisiche valide per un osser-vatore sono valide per qualunque altro osservatore in moto qualunque rispetto al primo
Relatività e gravitazioneRELATIVITA’
Le differenze che riscontrano diversi osservatori sono effetti della gravitazione
Necessità di una nuova teoria della gravitazione
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