La fisica alla fine dell 800

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Ambrogio Napolitano
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2 La fisica alla fine dell 800 Alla fine del 1800 tutti i fenomeni naturali si spiegano tramite l azione di due forze fondamentali: La forza di gravità interpretata da Newton (1686) L elettromagnetismo espresso dalla sintesi delle equazioni di Maxwell (1861)

3 1894 Michelson: «È probabile che la maggior parte dei principi generali sia stabilita con sicurezza e che i futuri progressi saranno legati alla rigorosa applicazione di tali principi. Le prossime verità delle scienze fisiche vanno cercate nel sesto ordine decimale.» Rimanevano «problemini»: L etere Velocità luce costante Vera e propria rivoluzione culturale

4 1864 J.C. Maxwell mette in forma matematica l elettromagnetismo Maxwell con queste equazioni per la prima volta mostrò che un fenomeno fisico complesso come l elettromagnetismo poteva essere matematizzato in modo semplice ma completo.

5 1632 Galileo enuncia che: Le leggi che governano la meccanica non variano per soggetti in quiete o in movimento rettilineo ed uniforme. Trasformate di Galileo:

6 Michelson e Morley L etere non esiste e la velocità della luce c non varia e quindi non si somma

7 1905 A. Einstein risolve la questione in modo inusuale: prende atto dei fatti: L etere non esiste. Tutte le leggi della natura devono essere invarianti in sistemi inerziali comprese le leggi dell elettromagnetismo. La velocità della luce deve essere la stessa in tutti i sistemi di riferimento inerziali, ma c=s/t Lo spazio e il tempo devono essere relativi

8 La dilatazione dei tempi

9 La contrazione dello spazio

10 La teoria ha delle conseguenze stupefacenti e paradossali sulla meccanica dei movimenti: IL TEMPO E LO SPAZIO SONO DIPENDENTI Tra un osservatore in moto rispetto ad un altro che consideriamo fermo: Le distanze si accorciano I tempi corrono più lentamente Due avvenimenti distanti, che per un osservatore sono simultanei, per un altro non lo sono Le velocità non si sommano in modo lineare. Sembrate delle assurdità, perché? Tutti questi effetti sono trascurabili a velocità a noi abituali MA risultano evidenti solo per velocità superiori ad almeno 1/10 di c Proviamo

11 La teoria della Relatività Generale (1916) Il problema della gravità di Newton Einstein cercava una nuova teoria della gravità che fosse compatibile con la relatività ristretta Consideriamo la Terra in orbita attorno al Sole. Per Newton: La stella tiene il pianeta in orbita grazie ad un non ben identificato guinzaglio gravitazionale, che istantaneamente si propaga ed afferra il pianeta. Per Einstein: La presenza di un oggetto con massa come il Sole deforma la struttura dello spazio circostante quindi il moto della Terra è determinato dal tipo di curvatura. CURVATURA DELLO SPAZIO-TEMPO

12 LA MASSA CAUSA LA CURVATURA DELLO SPAZIO E I CORPI CHE VIAGGIANO NELLO SPAZIO CURVO VENGONO DEVIATI NELLA LORO TRAIETTORIA COME SE UNA FORZA AGISSE SU DI LORO

13 Nel 1919 tramite l osservazione di un eclissi solare si provò la teoria della relatività generale Fu chiesto ad Einstein cosa avrebbe pensato se la sua teoria fosse risultata non corretta. La sua risposta fu: Dio avrebbe perso una grande opportunità

14 L «errore» di Einstein Applicando la teoria della relatività generale Einstein conclude che l Universo è in contrazione Ma l Universo doveva essere immutabile Aggiunse una costante cosmologica che creava una forza repulsiva G Einstein la definisce il suo più grande errore MA

15 Studiando le stelle si ha oggi la prova che l Universo è in espansione e accelera la propria espansione. Cosa vuol dire questo? Circa il 70% del nostro Universo è formato di una sostanza sconosciuta chiamata Energia Oscura, che permea lo spazio e spinge la materia ad allontanarsi, contrariamente a quanto fa la forza di gravità.

16 QUINDI NON C È PiÙ NULLA DA SCOPRIRE?

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