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SOMMARIO
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Capitolo V
In questa semplice immagine
degli scacchi che si muovono eppure sembrano fermi, appare il principio della
relatività - relatività di posizione. E da questa si passa ad un'altra idea: la
relatività del moto. Chi ha viaggiato in ferrovia sa come un altro treno
correndo nella direzione opposta gli passi davanti come un lampo e, al
contrario, come appaia quasi immobile quando procede nella stessa sua direzione.
Una variante di questo effetto ci può molto ingannare in una stazione chiusa
come il Grand Central Terminal di New York. Qualche volta un treno si mette in
moto tanto dolcemente che i passeggeri non soffrono la scossa opposta al senso
del moto: se stanno guardando fuori dal finestrino e vedono un altro treno in
moto sul binario vicino, essi non riusciranno a capire quale treno è in moto e
quale è immobile; e neppure potranno dire con quale velocità questo o quello si
muove ed in quale direzione. Il solo modo che i passeggeri hanno di giudicare
che cosa sta succedendo è di guardare dalla parte opposta della carrozza un
oggetto fisso quale punto di riferimento, ad esempio la piattaforma della
stazione o un segnale luminoso. Newton(') era al corrente di questi scherzi del
moto, sebbene si limitasse alle navi. Egli sapeva come nei giorni di bonaccia,
in alto mare un marinaio può radersi o bere il suo brodo tranquillamente come
avviene quando il piroscafo è immobile nel porto. L'acqua nella sua catinella,
la minestra nella sua scodella, rimangono immobili anche se la nave percorre 5,
15 o 25 nodi all'ora. A meno che egli guardi la superficie del mare gli sarà
impossibile di percepire a quale velocità navighi il suo bastimento o
addirittura se sia fermo od in moto. È ovvio che se il mare è in burrasca o il
battello cambia rotta improvvisamente allora si accorgerà del suo stato di moto.
Dato e concesso che esistano le ideali condizioni di un mare liscio come olio o
di un bastimento silenzioso, nulla di quanto avviene nei
ponti sottostanti, nessuna osservazione od esperimento meccanico che venga
eseguito dentro la nave, denoterà la sua velocità sulla superficie del mare. I1
principio fisico suggerito da queste considerazioni venne formulato da Newton
nel 1687 come segue: « I moti dei corpi che si trovano in un dato spazio, sono
relativamente gli stessi, sia che lo spazio stesso si trovi in stato di quiete
sia che si muova di moto uniforme in linea retta ». Questo è appunto il
cosiddetto principio della relatività galileiano o newtoniano. Si può anche
enunciarlo in termini piu generali: « Le leggi meccaniche che sono valide in un
dato luogo sono altrettanto valide in ogni altro luogo che si muova
uniformemente rispetto al primo ».
Sebbene Newton non potesse conoscere tutta la complessità dei moti della terra, era però assillato dal problema di distinguere il moto relativo dal moto vero o « assoluto » in un universo tanto confusamente affaccendato. Egli pensava che « nelle remote regioni delle stelle fisse o forse molto più lontano di esse, potesse trovarsi qualche corpo in quiete assoluta », ma ammetteva non essere possibile all'uomo provarlo per mezzo di un oggetto celeste. D'altra parte sembrava a Newton che lo spazio stesso potesse servire come un sistema fisso di riferimento al quale fosse possibile collegare la rotazione delle stelle o della galassia in termini di moto assoluto. Egli considerava lo spazio come una realtà fisica, stazionaria ed immobile, e mentre non aveva la possibilità di provare questa sua convinzione con alcun argomento, nondimeno ad essa rimaneva fedele per ragioni teologiche. Per Newton infatti lo spazio rappresentava la divina onnipresenza di Dio nella natura . Nei due secoli successivi si
credette che le ipotesi di Newton avrebbero prevalso. Infatti, con lo sviluppo
della teoria ondulatoria della luce, gli scienziati trovarono necessario
attribuire allo spazio vuoto alcune proprietà meccaniche; assumere cioè che lo
spazio stesso sia una specie di sostanza. Prima ancora di Newton, Cartesio aveva
avanzato l'ipotesi che il solo fatto dell'esistenza di una separazione fra i
corpi provasse l'esistenza di un medium fra essi. Per i fisici dei secoli XVIII
e XIX era ovvio che se la luce era composta di onde vi doveva essere qualche
medium per trasmetterle, cosi come l'acqua propaga le onde del mare e l'aria
trasmette le vibrazioni da noi chiamate « suoni ». Perciò quando le esperienze
dimostrarono che la luce si propaga anche nel vuoto, gli scienziati furono
costretti ad ammettere I'esistenza di una ipotetica sostanza che chiamarono «
etere », decidendo che essa doveva occupare tutto lo spazio e la materia. In
seguito Faraday propose un altro genere di etere quale trasmettitore di forze
magnetiche ed elettriche. Quando finalmente Maxwell provò l'identità della luce
con le perturbazioni elettromagnetiche l'esistenza dell'etere sembrò assicurata.
(') E' ben noto come Galileo avesse già esposto i suoi suoi scritti famosi, prima dell'epoca newtoniana, con mirabile chiarezza e precisione gli stessi principi di relatività qui sopra esposti. (N.d.T.)
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