Albert Einstein, la fisica moderna e la ricerca scientifica

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Albert Einstein, la relatività e lo spazio tempo
Stefano Covino INAF / Osservatorio Astronomico di
Brera
Venerdì 3 novembre 2006
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(No Transcript)
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Albert Einstein, in breve

• Nasce il 14 Marzo 1879 a Ulm, Württemberg,
  Germania
• Figlio di un piccolo industriale, segue studi
  regolari in Germania fino a circa 15 anni.
• Quindi la famiglia si traferisce in Italia ed il
  giovane Einstein viene mandato in Svizzera.
• Si diploma nel 1900, e quindi diviene cittadino
  svizzero.
• Lavora allufficio federale dei brevetti di
  Berna.
• Si sposa nel 1902 con Mileva Maritsch, dalla
  quale ebbe due figli.

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Albert Einstein, in breve

• Nel 1905, pubblica alcuni lavori fondamentali
  sulla teoria quantistica delleffetto
  fotolettrico e sulla teoria della relatività
  ristretta.
• Ottiene anche unincarico allUniversità di
  Zurigo.
• Fra il 1905 ed il 1907 pubblica anche studi sui
  moti browniani e sulla la teoria quantistica del
  calore specifico.
• Nel 1910 si trasferisce a Praga e nel 1912 torna
  sempre a Zurigo.
• Si separa da Mileva nel 1914 quando si traferisce
  a Berlino.
• A Berlino rimane circa ventanni e sposa la
  cugina Elsa.

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Albert Einstein, in breve

• Nel 1911 predice la deflessione dei raggi di luce
  nel passaggio vicino al Sole.
• Nel 1915 interpreta correttamente alcune
  irregolarità nel moto di Mercurio.
• Pubblica nel 1916 la teoria della relatività
  generale.
• Vince nel 1921 il premio Nobel per i suoi studi
  delleffetto fotoelettrico.
• A causa delle persecuzioni razziali naziste
  lasciò la Germania nel 1932 andando prima in
  Belgio e poi negli Stati Uniti.
• Nel 1940 assunse la cittadinanza americana.
• Muore il 18 Aprile 1955 a Princeton, New Jersey,
  USA

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Qualche immagine della famiglia Einstein
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Indubbiamente però Einstein deve la sua grande
fama ai lavori sulla cosiddetta Teoria della
Relatività!
Proviamo a capire di cosa si tratta!
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(No Transcript)
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Tutto nasce da un famoso esperimento di fisica,
lesperimento di Michelson-Morley!
Lo scopo era di identificare il movimento della
Terra rispetto alletere
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Nasce quindi un problema interpretativo la
velocità della luce non sembra comporsi con le
altre velocità
Per capire perché sia un problema dobbiamo fare
un passo indietro a Galileo Galilei
1564 - 1642
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La relatività Galileiana!
Le velocità si compongono vettorialmente. Come in
autostrada
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Aberrazione della Luce

• Scoperta da Bradley nel 1725 attraverso
  osservazioni astronomiche

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Alla velocità della luce, circa 300000 km/s,
questo non accade
Einstein ipotizzo che non fosse appunto una
peculiarità della luce, ma una proprietà
fondamentale di tutti i corpi in movimento.
Nasce la teoria della relatività ristretta!
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A questo punto le cose si complicano
Se le velocità comparabili a quella della luce
non si compongono secondo le regole della
relatività Galileiana si hanno una serie di
fenomeni estremamente esotici

• Il tempo e lo spazio diventano interconnessi.
• Il tempo non è più assoluto nelluniverso.
• Nascono una serie di paradossi molto
  interessanti.
• E, per la verità, ampiamente confermati
  sperimentalmente

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Veri e falsi paradossi
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La simultaneità degli eventi è relativa!
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La forma degli oggetti in moto è anche relativa!
Gli oggetti si contraggono verso la direzione del
moto.
Affermazione che non ha mancato di incuriosire
artisti come Dalì
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10 della velocità della luce
86,5 della velocità della luce
99 della velocità della luce
99,9 della velocità della luce
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Il paradosso dei gemelli
1 anno
Consideriamo due gemelli
Uno in un astronave ed uno a terra.
Lastronave viaggia al 99.9 della velocità della
luce per 100 anni vista dalla Terra.
Il tempo sarà trascorso in maniera differente!
100 anni
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La teoria della relatività speciale fu senza
dubbio una grande rivoluzione concettuale
Ma nulla in confronto con la teoria della
relatività generale!
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Tutto nasce dallosservazione di un ascensore
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Einstein quindi arrivò a formulare una teoria
generale che descrive i fenomeni gravitazionali
come dovuti alla curvatura dello spazio-tempo!
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Non fosse deflessa non la vedremmo
Sole
Terra
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La teoria della relatività generale è oggi alla
base della descrizione delluniverso e della
dinamica di vari fenomeni come i buchi neri, le
stelle di neutroni, ecc.
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Le lenti gravitazionali
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• Euclide

Spazio tridimensionale piatto
Minkowsky
Spazio quadridimensionale piatto
Riemann Lobacewsky Gauss
Spazio tridimensionale curvo
Einstein
Spazio quadridimensionale curvo
Relativisti e cosmologi attuali
9 o 10 dimensioni spaziali1 temporale
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Emc2

• Questa equazione è probabilmente la più nota al
  grande pubblico
• Significa che massa ed energia sono equivalenti

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• Fonti
• La relatività di Einstein, di Tullio Regge
• Davide Veneziano, Liceo Scientifico Fermi, Arona
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