Concetti Chiave
- Le equazioni di Maxwell hanno messo in discussione le leggi della meccanica classica, in particolare le trasformazioni di Galileo.
- La relatività galileiana afferma che le leggi della meccanica sono identiche in tutti i sistemi di riferimento inerziali.
- Maxwell ha proposto che la velocità della luce è costante in tutti i sistemi di riferimento, in contrasto con la relatività galileiana.
- L'esperimento di Michelson e Morley ha dimostrato che la teoria dell'etere non può spiegare il comportamento della luce.
- Einstein ha introdotto i principi di relatività ristretta e invarianza della velocità della luce, rivoluzionando la fisica.
Teoria della relatività ristretta
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.
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 dimostrato l'inadeguatezza della teoria dell'etere?
- Quali sono i due assiomi fondamentali della teoria della relatività ristretta di Einstein?
Le equazioni di Maxwell, che prevedono una velocità della luce costante in tutti i sistemi di riferimento inerziali, sono in conflitto con la relatività galileiana, che sostiene che la velocità di un corpo varia a seconda del sistema di riferimento.
L'esperimento dell'interferometro condotto da Michelson e Morley nel 1881 ha dimostrato che la teoria dell'etere non è adatta a descrivere il comportamento della luce.
Gli assiomi fondamentali sono il principio di relatività ristretta, che afferma che le leggi della fisica sono le stesse in tutti i sistemi di riferimento inerziali, e il principio di invarianza della velocità della luce, che stabilisce che la velocità della luce è costante in tutti i sistemi di riferimento inerziali.
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