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Dove sono finiti i punti di riferimento?

21/05/2010

Quando ci troviamo a casa, seduti per esempio su una poltrona, osserviamo l’ ambiente che ci circonda da un sistema di riferimentosaldamente ancorato alla Terra. Se invece viaggiamo in automobile, in aereo oppure su un’ astronave o comunque ogni altro mezzo in movimento, osserviamo il mondo da un sistema di riferimento in moto rispetto alla Terra. In entrambi i casi siamo osservatori in senso relativistico. Nell’uno come nell’altro caso siamo osservatori in senso relativistico; tanto nell’uno quanto nell’altro sistema di rife­rimento potremmo allestire un laboratorio di fisica e com­piere esperimenti, descrivere fenomeni fisici e dedurre le leggi della natura. Quale che sia il nostro sistema di riferimento, possiamo pensare di essere in quiete mentre ogni altro osservatore è in movimento. Questo modo di considerare le cose potrebbe non sembrare ovvio; quando viaggiamo in macchina è diffi­cile che pensiamo di essere immobili, attribuendo il movi­mento al paesaggio che sfreccia accanto a noi. La maggior parte di noi sono abituati a pensare alla Terra come al “giusto” sistema di riferimento, e noi tendiamo inconscia­mente a metterci nel sistema di riferimento della Terra, sia che ci troviamo tranquilli a casa nostra sia che stiamo viag­giando più o meno velocemente. Ma ti è mai capitato, stan­do seduto su un aereo o su un treno in manovra, di gettare uno sguardo fuori dal finestrino e di pensare che a muoversi fossero l’aereo o il treno immobili accanto al tuo? In quel momento, prima che la tua mente cosciente avesse ripreso il sopravvento e reimposto il suo pregiudizio, eri un vero os­servatore relativistico. Il tuo sistema di riferimento era il tuo centro fisso dell’universo, e ogni cosa era in movimento attorno a te. Diversi osservatori danno descrizioni diverse di uno stesso evento. Se, mentre sei su un treno in corsa, lasci cadere questo libro, il libro cade verticalmente, almeno ai tuoi occhi. Se però qualcuno osservasse lo stesso fenomeno dall’esterno, per esempio da una banchina di una stazione di transito, vedrebbe il libro cadere descrivendo un arco: il movimento del treno farebbe infatti percorrere al libro una certa distan­za orizzontale durante il tempo che esso impiega a cadere. Tu e la persona sulla banchina dareste descrizioni diverse della sua caduta. Supponiamo ora che tu e la persona sulla banchina vi muniate di un laboratorio di fisica ciascuno e che ognuno di voi determini le leggi che governano la caduta libera di oggetti nel suo sistema di riferimento. Quando confrontate i vostri risultati, troverete che sono identici: entrambi troverete confermate le leggi del moto di Newton. In altri termini, osservatori che si trovano in sistemi di riferimento diversi danno descrizioni diverse di eventi specifici, ma descrizioni identiche delle leggi che governano tali eventi. Questa è l’i­dea centrale della teoria della relatività. Se supponiamo che essa sia una verità generale, possiamo trarne le conseguenze e verificarle sperimentalmente. Vedremo allora che le previ­sioni che seguono da questo principio superano la prova dell’esperimento, ed è questa la ragione per cui gli scienziati accettano la teoria.

 

Francesca Cambiganu

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