Il grande disegno by Stephen Hawking

autore:Stephen Hawking
La lingua: ita
Format: azw3, epub
Tags: Science, General
ISBN: 9788852018718
editore: Mondadori
pubblicato: 2011-05-09T22:00:00+00:00

La dilatazione del tempo. Gli orologi in movimento sembrano marciare più lentamente. Poiché ciò vale anche per gli orologi biologici, persone in moto sembreranno invecchiare più lentamente, ma non fatevi illusioni: alle velocità di tutti i giorni, nessun orologio ordinario sarebbe in grado di misurare la differenza.

Grazie alle ricerche di Einstein i fisici si resero conto di come, se si postula che la velocità della luce sia la stessa in tutti i sistemi di riferimento, dalla teoria dell’elettricità e del magnetismo di Maxwell discenda che il tempo non può essere trattato come entità separata dalle tre dimensioni dello spazio. Tempo e spazio sono invece strettamente intrecciati. È un po’ come se si aggiungesse una quarta direzione futuro-passato alle tre consuete destra-sinistra, avanti-indietro e su-giù. I fisici chiamano «spaziotempo» questa fusione di spazio e tempo, e poiché lo spaziotempo comprende una quarta direzione, chiamano quest’ultima quarta dimensione. Nello spaziotempo il tempo non è più separato dalle tre dimensioni spaziali e, per dirla in termini semplici, proprio come la definizione di destra-sinistra, avanti-indietro o su-giù dipende dall’orientamento dell’osservatore, così anche la direzione del tempo varia a seconda della velocità dell’osservatore. Osservatori in moto con velocità diverse sceglierebbero per il tempo direzioni differenti nello spaziotempo. La teoria della relatività ristretta di Einstein era quindi un nuovo modello, che spazzava via i concetti di tempo assoluto e di quiete assoluta (cioè quiete rispetto all’etere fisso).

Einstein presto comprese che per rendere la gravità compatibile con la relatività era necessario un altro cambiamento. Secondo la teoria della gravità di Newton, in ogni istante dato i corpi si attraggono reciprocamente con una forza che dipende dalla distanza tra loro in quell’istante. Ma la teoria della relatività aveva abolito il concetto di tempo assoluto, e quindi non c’era modo di definire quando la distanza tra le masse dovesse essere misurata. Perciò la teoria newtoniana della gravitazione non era coerente con la relatività ristretta e andava modificata. Il contrasto poteva sembrare una semplice difficoltà tecnica, forse addirittura un particolare che poteva in qualche modo essere aggirato senza cambiare molto la teoria. Come si vide poi, nulla avrebbe potuto essere più lontano dalla verità.

Negli undici anni seguenti Einstein elaborò una nuova teoria della gravità, che chiamò relatività generale. Il concetto di gravità nella relatività generale è del tutto diverso da quello di Newton. Si basa invece sull’idea rivoluzionaria che lo spaziotempo non sia piatto, come si era ammesso in precedenza, ma sia curvo e deformato dalla massa e dall’energia presenti in esso.

Un buon modo per immaginarsi la curvatura è pensare alla superficie della Terra. Sebbene questa sia soltanto bidimensionale (poiché ci sono solo due direzioni in cui muoversi, diciamo nord-sud ed est-ovest), ce ne serviremo come esempio perché uno spazio curvo bidimensionale è più facile da immaginare di uno spazio curvo quadridimensionale. La geometria degli spazi curvi come la superficie terrestre non è la geometria euclidea che ci è familiare. Per esempio, sulla superficie della Terra, la distanza minima tra due punti – che è un segmento di retta nella geometria euclidea – è il cammino che congiunge i due punti lungo un cerchio massimo.

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