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 Teoria
della relativita'
Questa
teoria ha introdotto nella fisica moderna delle significative
novità, che praticamente hanno rivoluzionato tutto il sistema
galileano, scardinandone le fondamenta su cui esso poggiava: lo
spazio, il tempo assoluto e la relatività del moto.
Concetti
che vanno bene per dei parametri adeguati alla nostra vita quotidiana,
a misura d'uomo se vogliamo, ma non altrettanto quando il nostro
campo d'osservazione si sposta allo spazio cosmico. In esso infatti,
entra in gioco la
velocità della luce, un valore
ben piu' grande di quelli con cui siamo abituati a convivere,
la cui quantificazione ha posto peraltro il problema di riposizionare
ogni punto di riferimento fisico rispetto al passato.
Infatti,
se prendiamo il caso di un marinaio che cammini lungo il ponte
di una nave a 5 km all'ora, dalla terraferma potremo vederlo muoversi
secondo due diverse velocità, a seconda del riferimento
usato. Una, riferita alla nave, di 5 km/h, e l'altra di 5 km/h
piu' quella propria del battello, se useremo la Terra come punto
di riferimento. E fin quì tutto a posto con il sistema
galileano.
Il problema nasce se la velocità con cui si muova il nostro
ipotetico viaggiatore sia pari a quella della luce. In questo
caso non lo vedremmo piu' spostarsi ad una velocità pari
alla somma delle due, come ci potremmo aspettare, bensì
sempre a quella stessa della luce.
La
stessa cosa riguarda la luce solare che ci giunge sempre nello
stesso tempo, sia che la Terra si stia avvicinando al Sole, ed
in questo caso dovremmo osservarne una maggiore, perchè
il nostro pianeta andrebbe incontro ad essa, sia che la Terra
se ne stia allontanando, ed in questo caso ne dovremmo avere una
minore, perchè i raggi solari sarebbero costretti a rincorrere
la Terra.
E'
questa una caratteristica della luce, da cui si ricava che la
sua velocità, la massima attualmente conosciuta, non risponde
alle regole del sistema galileano ed è perciò uguale
per ogni punto di riferimento, a prescindere dallo spazio e dal
tempo.
Di
questo se ne accorse A.EINSTEIN che elaborò la teoria
della relatività, prendendo spunto dalla scoperta di due
scienziati americani, i quali alla fine del diciannovesimo secolo
avevano notato che, nonostante la luce viaggi ad una velocità
grandissima, questa non puo' superare comunque i 300000 km al
secondo. Essa
è dunque una quantità finita, che si mantiene costante
nel tempo e nello spazio. Come diretta conseguenza di questo, avremo la distorsione dello
spazio e del tempo, che prima erano invece ritenute entità
assolute.
Prendiamo
l'esempio di un veicolo che proceda a tale velocità, noteremo
che pur accelerandolo, esso continuerà a muoversi in maniera
costante. Dovranno variare allora altri elementi per soddisfare
la maggiore quantità di energia spesa a spingerlo piu'
rapidamente.
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Essendo
la vel. della luce costante, la maggiore accelerazione, l'energia,
comporterà l'aumento della
massa del veicolo, con
la diretta conseguenza che un osservatore esterno vedrà
l'auto accorciarsi, per la contrazione dello spazio, ed
i movimenti dell'autista rallentare, per la dilatazione dei tempi.
La
teoria della relatività allora ribalta i punti di riferimento
fissati dal sistema galileano, quando la velocità di un
corpo si approssima a quella della luce. Ogni evento fisico non
è piu' relativo al moto, con lo spazio ed il tempo invariabili,
bensì alla posizione dell'osservatore, dove l'unica entità
assoluta diviene appunto la velocità della luce.
A.EINSTEIN
condensò il tutto in quella famosa formula che caratterizza
tutta la sua teoria:
Energia
E = massa M x velocità della luce C al quadrato.
Applicando
tutto questo all'universo, Einstein elaborò la seconda
parte della teoria, la Relatività Generale, mentre
la prima è chiamata Ristretta.
In
essa entra in gioco un'altra forza fondamentale, quella gravitazionale,
a cui praticamente si sottomette persino la luce. Infatti, nello
spazio cosmico, un raggio di luce che transita in prossimità
di una grande massa, viene da questa deviato verso se stessa,
in maniera direttamente proporzionale all'entità del corpo
celeste.
Ciò
è stato appurato durante le eclissi solari, osservando
come alcune stelle apparivano spostate, rispetto alle posizioni
reali, a causa della massa solare.
Ma
come sappiamo dall'evoluzione dei corpi stellari, questi, alla
fine della loro vita, si contraggono, aumentando quindi grandemente
la loro densità. A densità maggiori corrispondono
gravità maggiori, e perciò piu' deviazioni della
luce, sino al caso limite di densità infinita, cui corrisponderà
una forza gravitazionale infinita ed una conseguente deviazione
totale della luce.
Allora
un raggio di luce che passi in vicinanza di una grande massa gravitazionale
verrà risucchiato da questa in un pozzo senza fondo, senza
piu' essere visibile dall'esterno e con una velocità sempre
maggiore. Ma come sappiamo dalla relatività ristretta,
essa non può superare il suo stesso limite di 300000 km
al secondo, ragion per cui, ad esserne in primo luogo influenzati,
saranno lo spazio ed il tempo.
Una
teoria rivoluzionaria dunque, che porta come diretta conseguenza
nel campo astrofisico alla scoperta di uno dei piu' straordinari
oggetti dello spazio: il buco nero.
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