Concetti Chiave
- Nel XIX secolo, le equazioni di Maxwell hanno messo in discussione le leggi della meccanica classica, evidenziando un conflitto con le trasformazioni di Galileo.
- Le equazioni di Maxwell affermano che la velocità della luce è costante in tutti i sistemi di riferimento inerziali, contraddicendo il principio di relatività galileiana.
- L'esperimento di Michelson e Morley del 1881 ha dimostrato l'inadeguatezza della teoria dell'etere nel descrivere il comportamento della luce.
- Einstein ha introdotto il principio di relatività ristretta, affermando che le leggi della fisica sono le stesse in tutti i sistemi di riferimento inerziali.
- Il principio di invarianza della velocità della luce stabilisce che c è costante in tutti i sistemi di riferimento, indipendentemente dal moto della sorgente luminosa.
Conflitto tra Maxwell e Galileo
Nel XIX secolo le equazioni di Maxwell, che spiegano la teoria dell’elettromagnetismo, entrano in conflitto con le leggi della meccanica classica, in particolare con le trasformazioni di Galileo. Infatti, due dei principi fondamentali su cui la meccanica classica si basa sono:
Le equazioni di Maxwell forniscono il valore di c (velocità della luce nel vuoto) e prevedono che tale valore sia il medesimo in tutti i sistemi di riferimento inerziali, indipendentemente dalla loro velocità; ma questo fatto risulta essere inconciliabile con la relatività galileiana che assume che la velocità che esprime il moto di un corpo abbia valori diversi a seconda del sistema di riferimento inerziale considerato. Dunque, la velocità della luce è assoluta per Maxwell, contrariamente a quanto prescritto da Galileo. Si pone, quindi, il problema di capire quale delle due teorie sia corretta.
Esperimento di Milcheson e Morley
Nel 1881 due scienziati Milcheson e Morley con l’esperimento dell’interferometro, suggerito da Maxwell qualche anno prima, riescono a dimostrare come la teoria dell’etere sia inadatta a descrivere il comportamento della luce. Einstein in seguito formula due assiomi che rovesciarono le leggi della fisica:
1. Principio di relatività ristretta: le leggi della fisica hanno la stessa forma in tutti i sistemi di riferimento inerziali. Con questo principio Einstein stravolse definitivamente il carattere assoluto del tempo.
2. Principio di invarianza della velocità della luce: la velocità della luce nel vuoto è c in tutti i sistemi di riferimento inerziali, indipendentemente dal moto della sorgente che ha emesso la luce.
Domande da interrogazione
- Qual è il conflitto principale tra le equazioni di Maxwell e le leggi della meccanica classica?
- Quale esperimento ha contribuito a mettere in discussione la teoria dell'etere e le leggi della fisica classica?
- Quali sono i due assiomi formulati da Einstein che hanno rivoluzionato la fisica?
Il conflitto principale risiede nel fatto che le equazioni di Maxwell stabiliscono che la velocità della luce è costante in tutti i sistemi di riferimento inerziali, mentre la relatività galileiana afferma che la velocità di un corpo varia a seconda del sistema di riferimento, creando così un'incongruenza tra le due teorie.
L'esperimento di Milcheson e Morley, condotto nel 1881, ha dimostrato l'inadeguatezza della teoria dell'etere nel descrivere il comportamento della luce, aprendo la strada per le nuove teorie di Einstein.
I due assiomi sono: 1) il principio di relatività ristretta, che afferma che le leggi della fisica sono le stesse in tutti i sistemi di riferimento inerziali, e 2) il principio di invarianza della velocità della luce, che stabilisce che la velocità della luce nel vuoto è costante in tutti i sistemi di riferimento, indipendentemente dal moto della sorgente.
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