L’eredità immortale di Einstein: anniversario della prima pubblicazione della teoria della relatività ristretta

Cade in questo anno il 119° anniversario del miracoloso anno in cui il fisico Albert Einstein pubblicò i suoi più famosi articoli scientifici, incluso quello sulla teoria della relatività ristretta, su “Annalen der Physik”, la più prestigiosa rivista di fisica del tempo diretta dal fisico Max Planck, che rivoluzionarono la scienza e la nostra comprensione dell’universo.

In quattro mesi, da marzo a giugno 1905, quando Einstein aveva 26 anni e lavorava come impiegato presso l’ufficio brevetti di Berna, produsse quattro documenti che spiegavano come misurare la dimensione delle molecole in un liquido, come determinare il loro movimento, come la luce viaggia in pacchetti chiamati fotoni e l’introduzione della teoria della relatività speciale. Intuizioni che portarono i fisici a riconsiderare le nozioni di spazio e tempo e gettarono le fondamenta della fisica quantistica.

In un successivo quinto articolo, Einstein sottolineò come la materia e l’energia sono interscambiabili a livello atomico, pubblicando la più famosa equazione matematica della storia che divenne la base scientifica dell’energia nucleare: E=mc².

Il suo nome è sinonimo di scienza e oggi è considerato un mito più che un uomo, e l’essenza di questo mito è che il funzionamento della sua mente è al di là della portata non solo della maggior parte dei comuni mortali, ma anche della maggior parte dei fisici più preparati.

Uno dei grandi sconvolgimenti culturali e sociali è stato il modo in cui Einstein concepiva il tempo. Nel 1632, Galileo Galilei espose il principio di relatività sostenendo che in tutti i sistemi in moto rettilineo e a velocità costante, le leggi della fisica restano invariate. Immaginando di trovarsi su un molo ad osservare una nave che si muove ad una velocità costante, se un marinaio in cima all’albero della nave lascia cadere un sasso, dove atterrerebbe? Alla base dell’albero oppure ad una distanza più indietro corrispondente al tratto che la nave ha percorso?

La risposta che tante persone intuitivamente danno è quella della piccola distanza indietro. La risposta corretta è quella che il sasso cade alla base dell’albero. Il sasso infatti, se la nave non subisce accelerazioni, è dotato di una componente orizzontale della velocità identica a quella della nave, solo che dal punto di vista del marinaio, la caduta risulta perfettamente verticale, mentre alla persona che si trova sul molo appare parabolica. Quindi il moto del sasso è relativo rispetto a chiunque lo stia osservando.

Einstein, aveva una domanda in testa in merito a questo esperimento che lo infastidiva da diversi anni: e se l’oggetto che cade dalla cima dell’albero non fosse un sasso ma un raggio di luce?

Il fisico Maxwell dimostrò che la velocità della luce è sempre costante pari a circa 300 mila chilometri al secondo, sia che ci si sposti verso di lei o lontano da lei. Einstein immaginò quindi un albero della nave alto 300 mila km con un marinaio che al posto del sasso invia un segnale luminoso verso il basso. Il marinaio lo vede atterrare verticalmente alla base dell’albero dopo un secondo, l’osservatore del molo vede la base dell’albero spostarsi sotto la cima durante la discesa, come avveniva per il sasso. Questo significa che la distanza percorsa dalla luce dal punto di vista dell’osservatore si è allungata.

Ecco dove era partito Einstein. Se si cambia la distanza percorsa da un raggio di luce che viaggia sempre a velocità costante, si deve cambiare il tempo.Secondo i suoi calcoli, il tempo non è costante,  ma una variabile che dipende dal modo in cui una persona e ciò che sta osservando si muovono in relazione l’uno con l’altro.

Il mondo della fisica commemora ogni anno l’eredità di Einstein duratura nel tempo dell’era moderna: il trionfo della mente sulla materia.