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Indice

PREFAZIONE                                              VII

PROLOGO: L'IRRISPETTOSA CERIMONIA DI CHIUSURA             1

1 CHE COS'È LA RELATIVITÀ?                                9

  1. Che cos'è la Relatività                             14
  2. Le Relatività di Galileo e la Meccanica di Newton   17
  3. Il mistero della velocità della luce                23
  4. Einstein scarta la Meccanica newtoniana             34

  Che cos'è la luce?                                     40
  La velocità della luce è costante (e in un posto
    chiamato SPring-8 lo dimostrano ogni giorno)         43
  Cosa è simultaneo e cosa no? Dipende a chi lo chiedi
    (relatività della simultaneità)                      44
  - Somma newtoniana delle velocità
    (caso non relativistico)                             44
  - Se la velocità della luce è costante
    (caso relativistico)                                 46
  Il Principio di Relatività e le trasformazioni
    galileiane                                           47
  Differenze tra il Principio di Relatività galileiano
    e la Relatività Ristretta di Einstein                48
  Ehi, un momento... cosa succede quando sommiamo
    le velocità?                                         48

2 CO5A VORREBBE DIRE CHE IL TEMPO RALLENTA?              51

  1. L'effetto Urashima (la dilatazione temporale)       54
  2. Perché il tempo rallenta?                           56
  3. Il rallentamento del tempo influenza allo stesso
     modo entrambi gli osservatori                       64
  4. L'equazione del tempo che rallenta                  73

  Dimostriamo la dilatazione dei tempi col Teorema
    di Pitagora                                          78
  Ma di quanto rallenta il tempo?                        80

3 MA DAVVERO PIÙ UN CORPO È VELOCE E PIÙ DIVENTA
  CORTO E PESANTE?                                       83

  1. Perché andando più veloci le lunghezze diminuiscono?86
  2. Perché più vado veloce più divento pesante?         92

  Come calcolare la contrazione delle lunghezze:
    l'equazione di Lorentz                              106
  La longevità dei muoni                                108
  Masse in movimento                                    109
  - Trasformazioni galileiane                           109
  - La seconda legge di Newton                          109
  - Le trasformazioni di Lorentz                        111
  La relazione tra massa ed energia                     112
  La luce ha massa zero?                                113

4 CHE COS'È LA RELATIVITÀ GENERALE?                     115

  1. Principio di equivalenza                           120
  2. La gravità agisce sulla luce                       133
  3. La gravità rallenta il tempo                       143
  4. La Relatività e l'universo                         149

  Il rallentamento del tempo nella Relatività Generale  158
  La vera natura della gravità nella Relatività Generale162
  Fenomeni scoperti grazie alla Relatività Generale     162
  - Deviazioni della luce (lente gravitazionale) in
    prossimità di grandi masse (come quella del Sole)   162
  - La precessione del perielio di Mercurio             164
  - Buchi neri                                          164
  Il GPS (Global Positioning System) e
    la Relatività Generale                              165

EPILOGO                                                 167

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Pagina VII

Tutti si sono chiesti almeno una volta in che cosa consista effettivamente la Relatività, le cui previsioni appaiono assolutamente incredibili secondo gli standard di tutti i giorni (come per esempio il rallentamento del tempo e la contrazione delle dimensioni di un oggetto) e che anche per questo può sembrare una sorta di mistero, o di magia.

Nonostante le sue previsioni tanto controintuitive da apparire inquietanti, la Teoria della Relatività di Einstein è stata confermata innumerevoli volte dagli esperimenti. Insieme all'egualmente controintuitiva Meccanica Quantistica, costituisce uno strumento indispensabile per la comprensione del mondo fisico.

All'epoca di Newton, quando le velocità che i fisici erano in grado di considerare erano molto inferiori a quella della luce, Spazio e Tempo costituivano Assoluti indipendenti, permanenti ed eterni. Alla fine del XIX secolo, misurazioni sufficientemente precise, insieme agli sviluppi dell'elettromagnetismo, prepararono il terreno per la "scoperta" della Relatività, mentre Tempo e Spazio, che prima di allora erano sempre stati considerati separatamente e indipendentemente, cominciavano a essere concepiti in maniera nuova. Fu allora che sulla scena apparve Einstein. Per prima cosa, scartò decisamente l'idea che Tempo e Spazio potessero essere concepiti come assoluti e propose che fossero relativi e che variassero insieme, in modo tale che la velocità della luce risultasse costante. Questa radicale intuizione generò violente controversie, proprio come l'affermazione di Galileo che la Terra ruotava intorno al Sole (e non viceversa) turbò i suoi contemporanei. Ma quando l'Uomo si avventurò nello spazio, fu chiaro come effettivamente fosse la Terra a spostarsi intorno al Sole.

Analogamente, la Relatività ci ha messo a disposizione nozioni precise sullo spaziotempo in cui viviamo. In altre parole, la Relatività nasce dal domandarsi da che cosa si verifica effettivamente in natura invece di affermare che il mondo dovrebbe essere fatto in un certo modo.

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