ALCUNE RIVOLUZIONI SCIENTIFICHE DEL XX SECOLO 1900 : MAX Planck ipotizza la natura quantistica degli scambi di energia a livello elementare 1905: Albert Einstein formula le equazioni della relatività speciale e intuisce l’equivalenza tra massa ed energia (E=mc²) 1919: Albert Einstein formula la teoria della relatività generale Prima metà del secolo: Studio delle Forze fondamentali della natura e sviluppi della meccanica quantistica 1919: Albert Einstein formula la teoria della relatività generale Prima metà del secolo: Studio delle Forze fondamentali della natura e sviluppi della meccanica quantistica

POSTULATI DELLA RELATIVITA’ RISTRETTA   LE LEGGI DELLA FISICA SONO LE STESSE IN TUTTI I SISTEMI INERZIALI LA VELOCITA’ DELLA LUCE NEL VUOTO E’ C=300.000 Km/s INDIPENDENTEMENTE DAL MOTO DELLA SORGENTE E DELL’OSSERVATORE Oltre allo spazio non esiste neanche un tempo assoluto perché la misura della durata di un fenomeno dipende dalla velocità dell’osservatore.

Alle alte velocità, confrontabili con quella della luce, il tempo è privato e non pubblico e quindi le misure di tempo fatte da osservatori inerziali diversi non sono necessariamente in accordo fra loro. Diventa quindi necessario concepire la realtà secondo le variabili x,y,z,t che tra loro si scambiano dando vita allo spazio-tempo.

IL PARADOSSO DEI GEMELLI Come conseguenza della dilatazione del tempo, tutti i fenomeni che avvengono in una nave spaziale in moto rettilineo uniforme rispetto alla Terra sono più lenti rispetto alla durate che essi hanno quando la nave è ferma. Immaginiamo due gemelli Marco e Claudio di 25 anni d’età; Marco parte con una nave spaziale che si muove a velocità costante v rispetto alla Terra e quindi rispetto a Claudio. Poichè tutti i fenomeni, compresi quelli biologici, nella nave spaziale subiscono un rallentamento, ritornando sulla Terra Marco trova Claudio più invecchiato.

L’effetto è tanto più consistente quanto maggiore è la velocità v della nave spaziale, mentre è praticamente insignificante a velocità trascurabile rispetto alla velocità c della luce. Supponendo che Marco voli 10 anni a velocità v=0,98c rispetto alla Terra, per Claudio sarebbe passato un tempo pari a 50 anni   Alla fine Marco avrà solo 35 anni, mentre Claudio ne avrà 75. Naturalmente, però, questa giovinezza non potrà essere sperimentalmente verificata fino a quando non si potranno raggiungere velocità prossime a quella della luce

CRISI DELLA FISICA CLASSICA E PRIMI SVILUPPI DELLA MECCANICA QUANTISTICA L’interpretazione del mondo macroscopico era descritta dall’equazioni fondamentale della meccanica F= ma (seconda legge di Newton) Esiste una costante fondamentale ( la costante di Planck) : h = 6,626 *10-34 J*s ( dimensioni di un’azione) che determina i limiti di applicabilità della fisica classica

Criterio Se per un sistema fisico ogni variabile dinamica con le dimensioni di un’azione assume un valore numerico confrontabili con la costante h allora il sistema deve essere descritto nell’ambito della fisica quantistica Se ogni variabile è molto grande rispetto ad h, allora le leggi della fisica classica sono valide con sufficiente precisione

PRINCIPIO D’INDETERMINAZIONE Esiste un limite teorico alla precisione con cui si possono misurare contemporaneamente coppie di variabili dinamiche (ad es. s, v). Questo perché l’atto di misurare una delle due variabili , provoca nel sistema alterazioni tali da rendere la misurazione dell’altra completamente inattendibile: Ds*Dp >= h /2p

Processi di cambiamento e trasformazioni   La realtà che ci circonda è in continuo divenire. Accorgersi dei cambiamenti e delle trasformazioni, trovare i criteri per descriverli è uno dei compiti del sapere scientifico. Nella realtà occorre spesso ragionare per indizi, formulare una molteplicità di ipotesi per ricostruire processi lentissimi o rapidissimi. Risulta sicuramente utile ed efficace rintracciare, attraverso l’esperienza effettuata dagli studenti nel laboratorio didattico, tutto ciò che rimane costante e garantisce identità. E? importante avvicinarsi alla comprensione delle cause e delle variabili che regolano i processi mediante il criterio del confronto, osservando eventi e fenomeni, a diverse scale di grandezza, nelle trasformazioni che avvengono nell’ambiente e nell’evoluzione stessa dei sistemi tecnologici.

  Energia: trasformazioni, impieghi, fonti primarie Ogni fenomeno osservato è connesso con trasformazioni di energia attraverso la conversione da una forma ad un’altra. L’energia si presenta sotto molteplici aspetti e obbedisce ad un numero ristretto di leggi e principi, alla base di un qualunque processo di trasformazione. In quest’ottica, si considera l’esigenza di fornire gli strumenti di comprensione relativi ai rapporti che legano tra loro sviluppo scientifico, sviluppo sociale e problemi ambientali. Riveste importanza fondamentale la conoscenza delle fonti primarie di energia e i rischi per l’ambiente e per la salute.

Ambiente e tecnologia Territorio e tecnologia sono temi che indicano l’interazione tra Uomo e natura, attraverso le azioni con cui la società organizza il proprio sviluppo sfruttando le risorse naturali. Un ruolo fondamentale rivestono, in questo contesto, le discipline scientifiche che si occupano, in primo luogo, dello studio dell’ambiente visto come spazio in cui viviamo, delle risorse che utilizziamo e dei processi che li governano, così da prevedere la loro evoluzione ed, eventualmente, i rischi e il degrado che possono derivarne. I settori possibili di analisi sono legati ai seguenti temi: a.      Difesa del suolo e prevenzione dei rischi naturali b.      Monitoraggio ambientale c.       Tecnologia di risanamento ambientale d.      Applicazioni ambientali territoriali con particolare riferimento alle varie forme d’inquinamento, alle varie forme di energia , la loro conversione e trasformazione