Meccanica classica vs elettromagnetismo
aiutatemi a capire un po l'ordine delle cose.. correggetemi se sbaglio
la meccanica classica è sostenuta da due principi base. il primo è quello dello spazio e del tempo intesi come entità assolute e l’altro principio è l’invarianza di determinate leggi rispetto ad uno osservatore inerziale. La relatività galileiana asserisce che non è possibile stabilire lo stato di moto rettilineo uniforme o di quiete di un corpo rispetto ad un sistema di riferimento a meno che questo non sia fisso (sistemi inerziali per i quali valgono le leggi di newton)
La relatività galileiana entrò però in contrasto con le equazioni maxwell. Dalle equazioni emerse che la luce si muove ad una velocità fissata c. La velocità della luce è quindi assoluta, contrariamente a quanto prescritto da Galileo. Einstein risolse la contraddizione fra relatività galileiana e equazioni di Maxwell sostituendo la prima con quella che è adesso nota come relatività ristretta . Questo nuovo principio di relatività distrugge definitivamente il carattere assoluto di tempo e spazio. Il tempo percepito non è più assoluto. In particolare, due eventi in luoghi molto distanti possono risultare in ordine temporale invertito a seconda del sistema in cui sta l'osservatore. Spazio e tempo sono intrinsecamente legati e formano un quadridimensionale spaziotempo, la cui struttura matematica fu formalizzata successivamente con la nozione di spaziotempo di Minkowski (che dal punto di vista matematico è uno spazio affine).
Per tentare di rendere compatibili le famose equazioni con le leggi della meccanica furono introdotte le trasformazioni di Lorentz. Ma in breve tempo ci si accorse che la meccanica andava modificata nei concetti di spazio e tempo. Così facendo Albert Einstein fece nascere la teoria della relatività ristretta.
Con l'introduzione della teoria della relatività ristretta Einstein rende compatibili nel 1905 l'elettromagnetismo e la meccanica classica. Più precisamente, la teoria riesce nel difficile intento di conciliare i principi fisici seguenti: il principio di relatività galileiana, che asserisce che le leggi fisiche sono le stesse per tutti i sistemi inerziali. Matematicamente, ciò equivale a chiedere che tutte le leggi della fisica siano invarianti rispetto alle cosiddette trasformazioni galileiane; le equazioni di Maxwell governanti l'elettromagnetismo, ed in particolare il fatto che la luce viaggi sempre alla stessa velocità c, indipendentemente dal sistema di riferimento scelto.
La teoria di Newton, compatibile con il principio di relatività galileiana, non è però più compatibile con il nuovo principio di relatività di Einstein. Le incongruenze principali sono le seguenti: secondo la relatività ristretta, nessuna informazione può viaggiare più veloce della luce. D'altro canto, secondo la teoria di Newton la forza di gravità ha effetto istantaneo, la legge di gravitazione universale non è invariante rispetto alle trasformazioni di Lorentz: la forza di gravità non rispetta quindi il (nuovo) principio di relatività. E cosi poi Einstein introdurrà il la teoria della relatività generale per unificare la teoria della relatività ristretta con quella della gravitazione universale.
la meccanica classica è sostenuta da due principi base. il primo è quello dello spazio e del tempo intesi come entità assolute e l’altro principio è l’invarianza di determinate leggi rispetto ad uno osservatore inerziale. La relatività galileiana asserisce che non è possibile stabilire lo stato di moto rettilineo uniforme o di quiete di un corpo rispetto ad un sistema di riferimento a meno che questo non sia fisso (sistemi inerziali per i quali valgono le leggi di newton)
La relatività galileiana entrò però in contrasto con le equazioni maxwell. Dalle equazioni emerse che la luce si muove ad una velocità fissata c. La velocità della luce è quindi assoluta, contrariamente a quanto prescritto da Galileo. Einstein risolse la contraddizione fra relatività galileiana e equazioni di Maxwell sostituendo la prima con quella che è adesso nota come relatività ristretta . Questo nuovo principio di relatività distrugge definitivamente il carattere assoluto di tempo e spazio. Il tempo percepito non è più assoluto. In particolare, due eventi in luoghi molto distanti possono risultare in ordine temporale invertito a seconda del sistema in cui sta l'osservatore. Spazio e tempo sono intrinsecamente legati e formano un quadridimensionale spaziotempo, la cui struttura matematica fu formalizzata successivamente con la nozione di spaziotempo di Minkowski (che dal punto di vista matematico è uno spazio affine).
Per tentare di rendere compatibili le famose equazioni con le leggi della meccanica furono introdotte le trasformazioni di Lorentz. Ma in breve tempo ci si accorse che la meccanica andava modificata nei concetti di spazio e tempo. Così facendo Albert Einstein fece nascere la teoria della relatività ristretta.
Con l'introduzione della teoria della relatività ristretta Einstein rende compatibili nel 1905 l'elettromagnetismo e la meccanica classica. Più precisamente, la teoria riesce nel difficile intento di conciliare i principi fisici seguenti: il principio di relatività galileiana, che asserisce che le leggi fisiche sono le stesse per tutti i sistemi inerziali. Matematicamente, ciò equivale a chiedere che tutte le leggi della fisica siano invarianti rispetto alle cosiddette trasformazioni galileiane; le equazioni di Maxwell governanti l'elettromagnetismo, ed in particolare il fatto che la luce viaggi sempre alla stessa velocità c, indipendentemente dal sistema di riferimento scelto.
La teoria di Newton, compatibile con il principio di relatività galileiana, non è però più compatibile con il nuovo principio di relatività di Einstein. Le incongruenze principali sono le seguenti: secondo la relatività ristretta, nessuna informazione può viaggiare più veloce della luce. D'altro canto, secondo la teoria di Newton la forza di gravità ha effetto istantaneo, la legge di gravitazione universale non è invariante rispetto alle trasformazioni di Lorentz: la forza di gravità non rispetta quindi il (nuovo) principio di relatività. E cosi poi Einstein introdurrà il la teoria della relatività generale per unificare la teoria della relatività ristretta con quella della gravitazione universale.
Risposte
Bravo! Meriti un encomio, perché hai sintetizzato mirabilmente in mezza pagina una storia lunga decine di anni !
Faccio solo qualche piccola precisazione.
Il principio di relatività galileiano dice che le equazioni della meccanica di Newton, che determinano le variazioni dello stato di moto dei sistemi meccanici, sono invarianti rispetto a una trasformazione di Galileo.
In altri termini, le leggi della natura, che determinano le variazioni dello stato di moto dei sistemi meccanici, sono le stesse in due sistemi di riferimento inerziali. Quindi, in poche parole, il principio di R. galileiano riguarda solo i fenomeni meccanici.
Einstein estese il principio di relatività a tutti i fenomeni fisici, includendo in particolare quelli elettromagnetici. Percio il principio di relatività secondo Einstein si potrebbe enunciare così :
Le leggi della natura, che determinano le variazioni dello stato dei sistemi fisici, sono le stesse in due sistemi di riferimento inerziali (dotati di moto di traslazione uniforme uno rispetto all'altro).
L'altro postulato è quello della costanza di $c$ nel vuoto in tutti riferimenti inerziali. MA a ben riflettere questo postulato è incluso nel principio anzidetto, visto che le equazioni di Maxwell devono essere (e lo sono "di natura" ) invarianti per trasformazioni tra riferimenti inerziali .
Ma quali trasformazioni? Per tener conto di entrambi gli aspetti suddetti, Einstein (e altri prima di lui) dovette buttare all'aria i concetti di tempo assoluto e di spazio assoluto.
Eccetera eccetera….
Un altro punto su cui devo fare una piccola rettifica è questo :
Due eventi, anche molto vicini nello spazio, possono risultare in ordine temporale invertito solo se tra essi non c'è alcuna relazione causale, cioè di causa- effetto. Se l'evento A causa l'evento B , il loro ordine temporale non può invertirsi se gli eventi sono osservati da un altro riferimento in moto rispetto al primo. Esempio : se lancio una palla contro un muro, ho due eventi:
1-lancio la palla
2-la palla colpisce il muro
l'ordine temporale di questi eventi non può essere invertito; osservando gli stessi da un riferimento in moto a velocità qualsiasi (inferiore a $c$ ) , succederà sempre che la causa precede l'effetto.
Si può invece invertire l'ordine temporale di due eventi , tra i quali non c'è alcuna relazione causa-effetto.
Esempio: nel mio riferimento , ho due petardi posti sulla strada, uno alla mia destra e uno alla mia sinistra, a ugual distanza da me. Li faccio scoppiare "insieme" rispetto a me , ad esempio con due raggi laser inviati in contemporanea .
Ebbene, ci possono essere osservatori in moto lungo la strada, per i quali scoppia prima quello di destra e poi quello di sinistra. ovvero il contrario : prima quello di sinistra e poi quello di destra.
Comunque. ti ripeto : bravo !
PS : come sempre, prego qualche fisico più dotto e preparato di me di leggere e correggere, se necessario.
Faccio solo qualche piccola precisazione.
Il principio di relatività galileiano dice che le equazioni della meccanica di Newton, che determinano le variazioni dello stato di moto dei sistemi meccanici, sono invarianti rispetto a una trasformazione di Galileo.
In altri termini, le leggi della natura, che determinano le variazioni dello stato di moto dei sistemi meccanici, sono le stesse in due sistemi di riferimento inerziali. Quindi, in poche parole, il principio di R. galileiano riguarda solo i fenomeni meccanici.
Einstein estese il principio di relatività a tutti i fenomeni fisici, includendo in particolare quelli elettromagnetici. Percio il principio di relatività secondo Einstein si potrebbe enunciare così :
Le leggi della natura, che determinano le variazioni dello stato dei sistemi fisici, sono le stesse in due sistemi di riferimento inerziali (dotati di moto di traslazione uniforme uno rispetto all'altro).
L'altro postulato è quello della costanza di $c$ nel vuoto in tutti riferimenti inerziali. MA a ben riflettere questo postulato è incluso nel principio anzidetto, visto che le equazioni di Maxwell devono essere (e lo sono "di natura" ) invarianti per trasformazioni tra riferimenti inerziali .
Ma quali trasformazioni? Per tener conto di entrambi gli aspetti suddetti, Einstein (e altri prima di lui) dovette buttare all'aria i concetti di tempo assoluto e di spazio assoluto.
Eccetera eccetera….
Un altro punto su cui devo fare una piccola rettifica è questo :
In particolare, due eventi in luoghi molto distanti possono risultare in ordine temporale invertito a seconda del sistema in cui sta l'osservatore
Due eventi, anche molto vicini nello spazio, possono risultare in ordine temporale invertito solo se tra essi non c'è alcuna relazione causale, cioè di causa- effetto. Se l'evento A causa l'evento B , il loro ordine temporale non può invertirsi se gli eventi sono osservati da un altro riferimento in moto rispetto al primo. Esempio : se lancio una palla contro un muro, ho due eventi:
1-lancio la palla
2-la palla colpisce il muro
l'ordine temporale di questi eventi non può essere invertito; osservando gli stessi da un riferimento in moto a velocità qualsiasi (inferiore a $c$ ) , succederà sempre che la causa precede l'effetto.
Si può invece invertire l'ordine temporale di due eventi , tra i quali non c'è alcuna relazione causa-effetto.
Esempio: nel mio riferimento , ho due petardi posti sulla strada, uno alla mia destra e uno alla mia sinistra, a ugual distanza da me. Li faccio scoppiare "insieme" rispetto a me , ad esempio con due raggi laser inviati in contemporanea .
Ebbene, ci possono essere osservatori in moto lungo la strada, per i quali scoppia prima quello di destra e poi quello di sinistra. ovvero il contrario : prima quello di sinistra e poi quello di destra.
Comunque. ti ripeto : bravo !
PS : come sempre, prego qualche fisico più dotto e preparato di me di leggere e correggere, se necessario.
grazie! è davvero un onore ricevere un vostro apprezzamento navigatore, per la mia "semplice sintesi".
Non ringraziarmi per tanto poco xnix, e dammi del tu, il "voi" mi imbarazza, anche se sono vecchio….
Se devi scrivere una piccola relazione per usi scolastici, dovresti comunque aggiungere la storia dell ' "etere" , a cui non hai fatto cenno, e della sua vana ricerca. In rete trovi molta documentazione a tale riguardo.
Se devi scrivere una piccola relazione per usi scolastici, dovresti comunque aggiungere la storia dell ' "etere" , a cui non hai fatto cenno, e della sua vana ricerca. In rete trovi molta documentazione a tale riguardo.
no no nulla di scolastico sono uno studente d'ingegneria... studiando mi sono trovato davanti a questa parentesi ed ho voluto metterla in chiaro
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