I PRINCIPI DELLA RELATIVITA’ GENERALE

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1 I PRINCIPI DELLA RELATIVITA’ GENERALE

2 Spazio e tempo assoluti
R E L A T I V A’ Spazio e tempo assoluti Newton, Principia, 1726 (3a ed.)

3 Spazio e tempo assoluti
R E L A T I V A’ Spazio e tempo assoluti Newton, Principia, 1726 (3a ed.)

4 Spazio e tempo assoluti
R E L A T I V A’ Spazio e tempo assoluti La teoria della relatività elimina spazio e tempo assoluti E’ limitata ai sistemi di riferimento inerziali, cioè in moto rettilineo uniforme l’uno rispetto all’altro

5 I sistemi non inerziali
V A’ I sistemi non inerziali In un sistema non inerziale sono presenti forze d’inerzia, come la forza centrifuga Sono “peggiori” degli altri?

6 R E L Le forze d’inerzia A T I V A’
Le forze d’inerzia hanno effetti reali clamorosi, come questo…

7 R E L Le forze d’inerzia A T I V A’
Eppure per Newton sono forze fittizie: sono dovute al moto rotatorio del sistema di riferimento rispetto allo spazio assoluto

8 R E L Le forze d’inerzia A T I V A’
Secondo Newton la presenza di forze di inerzia è la dimostrazione dell’esistenza dello spazio assoluto

9 La relatività generale
Einstein si propone di eliminare del tutto lo spazio assoluto, spiegando in un altro modo le forze di inerzia.

10 L’esperienza mentale di Einstein
V A’ L’esperienza mentale di Einstein Due corpi fluidi di massa e composi-zione identica, H e K, volteggianti liberamente nello spazio a immensa distanza da qualunque altro corpo H K

11 L’esperienza mentale di Einstein
V A’ L’esperienza mentale di Einstein Il corpo K risulta di forma sferica, mentre H ha la forma di un ellissoide H K

12 L’esperienza mentale di Einstein
V A’ L’esperienza mentale di Einstein Per un osservatore posto su K, il corpo H ruota su se stesso intorno all’asse H K

13 L’esperienza mentale di Einstein
V A’ L’esperienza mentale di Einstein Naturalmente per un osservatore su H, è K a ruotare su se stesso H K

14 R E L A T I V A’ Domanda Perché K ha forma sferica, mentre H ha forma ellittica?

15 R E L La risposta di Newton A T I V A’
K si trova in quiete rispetto allo spazio assoluto, mentre H, essendo in rotazione, risente di una forza centrifuga che gli fa assumere forma ellittica

16 La risposta di Einstein
V A’ La risposta di Einstein Lo spazio assoluto è una causa fittizia, e non reale Niente, nella fisica newtoniana, può spiegare questa situazione Necessità di una revisione critica

17 Gravitazione e inerzia
L A T I V A’ Gravitazione e inerzia Un astronauta, chiuso nella cabina di un’astronave in moto libero, osserva tutti gli oggetti e se stesso fluttuare liberamente nella cabina

18 Gravitazione e inerzia
L A T I V A’ Gravitazione e inerzia L’astronauta si addormenta, e al risveglio osserva che gli oggetti sono trascinati verso il basso da una forza che imprime a tutti la stessa accelerazione

19 R E L A T I V A’ Cosa è successo?
Prima ipotesi: l’astronave ha acceso i suoi razzi e sta accelerando, la forza è forza d’inerzia e l’accelera-zione è pari a quella della nave

20 R E L A T I V A’ Cosa è successo?
Seconda ipotesi: l’astronave è atterrata su un pianeta, la forza è la gravitazione e l’accelerazione è quella di gravità su quel pianeta

21 PRINCIPIO DI EQUIVALENZA
T I V A’ Quale delle due ipotesi è giusta? Nessun esperimento può aiutare l’astronauta a decidere: l’unico modo è guardare fuori PRINCIPIO DI EQUIVALENZA Gli effetti della forza d’inerzia sono indistinguibili da quelli della forza di gravità E’ una legge sperimentale

22 Forza d’inerzia e gravitazione
L A T I V A’ Forza d’inerzia e gravitazione La fisica newtoniana distingue tra: Forze d’inerzia (come la forza centrifuga) forze fittizie, dovute al moto dell’osservatore rispetto allo spazio assoluto e…

23 Forza d’inerzia e gravitazione
L A T I V A’ Forza d’inerzia e gravitazione … Forza di gravità forza reale, dovuta all’interazione tra masse e regolata dalla legge di Newton

24 Forza d’inerzia e gravitazione
L A T I V A’ Forza d’inerzia e gravitazione Ma, in base al principio di equivalenza, questa distinzione non ha fondamento Forze d’inerzia e forza di gravità sono la stessa cosa

25 Il problema delle due masse
T I V A’ Il problema delle due masse Gli osservatori H e K sono concordi nell’affermare che la diversa forma dei due corpi sono dovute a effetti gravitazionali. H K

26 Il principio di relatività generale
Non esistono osservatori privilegiati Le leggi fisiche valide per un osser-vatore sono valide per qualunque altro osservatore in moto qualunque rispetto al primo

27 Relatività e gravitazione
Le differenze che riscontrano diversi osservatori sono effetti della gravitazione Necessità di una nuova teoria della gravitazione