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Titolo: Einstein (6) [campo 2/4-relativita' ristretta]

Sulle prime, tuttavia, si ritenne ovvio che i campi magnetici dovessero 
venir interpretati come stati dell'etere e ci si sforzò con molto zelo 
di spiegarli come stati meccanici. Poiché però questi sforzi venivano 
sempre frustrati, la scienza si abituò a poco a poco all'idea di 
rinunciare a siffatta interpretazione meccanica. Sopravvisse nondimeno 
la convinzione che i campi elettromagnetici dovessero essere stati 
dell'etere, e questa era ancora la posizione all'inizio del nostro secolo.
La teoria dell'etere portava con sé la domanda: in che modo si comporta 
l'etere in relazione meccanica con i corpi ponderabili? Partecipa al 
moto dei corpi o le sue parti rimangono in quiete l'una rispetto 
all'altra? Si fecero molti ingegnosi esperimenti allo scopo di dirimere 
la questione. A questo riguardo andrebbero menzionati alcuni fatti 
importanti: 1'"aberrazione" delle stelle fisse in conseguenza del moto 
annuale della terra, e 1'"effetto Doppler", cioè l'influenza del moto 
relativo delle stelle fisse sulla frequenza della luce che ci perviene 
da esse, per frequenze conosciute di emissione. I risultati di tutti 
questi fatti ed esperimenti, fuorché di uno, l'esperimento di Michelson 
e Morley, furono spiegati da H. A. Lorentz in base all'ipotesi che 
l'etere non partecipi del moto dei corpi ponderabili, e che le parti 
dell'etere non posseggano alcun moto relativo le une rispetto alle 
altre. L'etere appariva quindi, per così dire, come la personificazione 
di uno spazio assoluto. L'indagine di Lorentz fece ancora di più. Essa 
spiegò tutti i processi elettromagnetici e ottici all'interno dei corpi 
ponderabili allora conosciuti, in base all'ipotesi che l'influenza della 
materia ponderabile sul campo elettrico — e inversamente — fosse dovuta 
unicamente al fatto che le particelle costitutive della materia 
trasportano cariche elettriche, le quali partecipano al moto delle 
particelle. Riguardo all'esperimento di Michelson e Morley, H. A. 
Lorentz mostrò che il risultato ottenuto per lo meno non contraddice la 
teoria di un etere in quiete.
Nonostante tutti questi bei successi, lo stato della teoria non era 
ancora pienamente soddisfacente, e ciò per le ragioni seguenti. La 
meccanica classica, di cui non si poteva dubitare che fosse valida a un 
alto gradò di approssimazione, insegna l'equivalenza di tutti i sistemi 
inerziali (o "spazi" inerziali) per la formulazione delle leggi 
naturali, ossia l'invarianza di queste leggi rispetto al trapasso da un 
sistema inerziale a un altro. Gli esperimenti elettromagnetici e ottici 
insegnano la medesima cosa con rilevante esattezza. Invece il fondamento 
della teoria elettromagnetica proclamava il carattere privilegiato di un 
particolare sistema inerziale, e precisamente quello dell'etere 
luminifero in quiete. Questa concezione del fondamento teorico era 
davvero troppo insoddisfacente. Non esisteva qualche modificazione di 
esso che, come la meccanica classica, giustificasse l'equivalenza dei 
sistemi inerziali (principio ristretto di relatività)?
La risposta a questa domanda è la teoria della relatività ristretta. 
Questa desume dalla teoria di Maxwell-Lorentz l'ipotesi della costanza 
della velocità della luce nello spazio vuoto. Al fine di armonizzare 
tale ipotesi con l'equivalenza dei sistemi inerziali (principio 
ristretto di relatività) si deve lasciar cadere il concetto del 
carattere assoluto della simultaneità; in aggiunta, le trasformazioni di 
Lorentz per le coordinate temporali e spaziali vengono in seguito a 
regolare il passaggio da un sistema inerziale a un altro. Tutto intero 
il contenuto della teoria della relatività ristretta è incluso nel 
postulato: le leggi della natura sono invariabili rispetto alle 
trasformazioni di Lorentz. La cosa importante di questo requisito sta 
nel fatto che esso limita in modo determinato le leggi naturali possibili.
Qual è la posizione della teoria della relatività ristretta rispetto al 
problema dello spazio? Dobbiamo in primo luogo guardarci dall'opinione 
secondo cui questa teoria avrebbe introdotto per la prima volta in modo 
nuovo la quadridimensionalità della realtà. Anche nella meccanica 
classica l'evento è localizzato da quattro numeri, cioè da tre 
coordinate spaziali e da una coordinata temporale; la totalità degli 
"eventi" fisici viene dunque pensata come inserita in una varietà 
continua a quattro dimensioni. In base alla meccanica classica, però, 
questo continuo quadridimensionale si scinde oggettivamente nel campo 
unidimensionale e in sezioni spaziali tridimensionali, le quali ultime 
contengono soltanto eventi simultanei. Questa scissione è identica per 
tutti i sistemi inerziali. La simultaneità di due eventi determinati in 
riferimento a un sistema inerziale implica la simultaneità di tali 
eventi in riferimento a tutti i sistemi inerziali. Questo è ciò che si 
intende quando diciamo che il tempo della meccanica classica è assoluto. 
Diversamente accade secondo la teoria della relatività ristretta. La 
somma totale degli eventi che sono simultanei con un evento prescelto 
esiste, è vero, in relazione a un particolare sistema inerziale, ma non 
più indipendentemente dalla scelta del sistema inerziale. Il continuo 
quadridimensionale non può più ora venire scisso oggettivamente in 
sezioni, le quali tutte contengono eventi simultanei; il termine 
"adesso" perde per il mondo spazialmente esteso il suo significato 
oggettivo. È a causa di ciò che lo spazio e il tempo debbono venir 
considerati come un continuo quadridimensionale che è oggettivamente 
inscindibile, se si desidera esprimere il contenuto delle relazioni 
oggettive senza un'inutile arbitrarietà convenzionale.
Mostrando l'equivalenza fisica di tutti i sistemi inerziali, la teoria 
della relatività ristretta ha provato l'insostenibilità dell'ipotesi di 
un etere in quiete. Fu pertanto necessario abbandonare l'idea che il 
campo elettromagnetico vada considerato come stato di un veicolo 
materiale. Il campo diviene così un elemento irriducibile della 
descrizione fisica, irriducibile nello stesso senso in cui lo è il 
concetto di materia nella teoria di Newton.
Abbiamo finora diretto la nostra attenzione a stabilire fino a che punto 
i concetti di spazio e di tempo siano stati modificati dalla teoria 
della relatività ristretta. Ora però vogliamo prendere in esame questi 
elementi che tale teoria ha desunto dalla meccanica classica. Anche qui, 
le leggi naturali pretendono di essere valide solo quando si pone a base 
della descrizione spazio-temporale un sistema inerziale. Il principio 
d'inerzia e il principio della costanza della velocità della luce sono 
validi soltanto rispetto a un sistema inerziale. Le leggi del campo 
possono anch'esse pretendere di possedere significato e validità 
soltanto rispetto ai sistemi inerziali. Qui pure, dunque, come nella 
meccanica classica, lo spazio è una componente autonoma nella 
rappresentazione della realtà fisica. Se immaginiamo di rimuovere la 
materia e il campo, rimane ancora lo spazio inerziale, o più 
precisamente, questo spazio insieme con il tempo a esso corrispondente. 
La struttura quadridimensionale (spazio di Minkowski) viene pensata come 
veicolo della materia e del campo. Gli spazi inerziali, insieme con i 
tempi loro associati, sono soltanto dei sistemi di coordinate a quattro 
dimensioni privilegiati, collegati l'uno all'altro dalle trasformazioni 
lineari di Lorentz. Poiché in questa struttura quadridimensionale non 
esiste più alcuna sezione che rappresenti oggettivamente l'"adesso", i 
concetti di accadere e di divenire non risultano invero completamente 
eliminati, ma certamente complicati. Sembra perciò più naturale pensare 
alla realtà fisica come a un essere quadridimensionale, anziché, come 
finora si faceva, come al divenire di un essere tridimensionale. Questo 
spazio rigido a quattro dimensioni della teoria della relatività 
ristretta è in certa misura un analogo quadridimensionale dell'etere 
rigido tridimensionale di H. A. Lorentz. Anche per questa teoria è 
valido il seguente enunciato: la descrizione degli stati fisici postula 
lo spazio come inizialmente dato e come fornito di esistenza autonoma. 
Neppure questa teoria riesce dunque a dissipare il disagio di Descartes 
riguardante l'esistenza autonoma, anzi a priori, dello "spazio vuoto". 
Il vero e proprio scopo della discussione elementare qui esposta è 
quello di mostrare in quale misura questi dubbi vengano superati dalla 
teoria della relatività generale.
 
 
 
 
 
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 teoria della relatività generale.
 
Appunto. Vedremo nel dettaglio, anche se mi sembra che queste 
considerazioni di Einstein abbiano carattere solo divulgativo, non per 
far comprendere realmente la struttura logica della relatività (che 
forse però è solo un oscillare fra i modelli e l'intuizione, intuizione 
non del tutto chiarita nei suoi moventi e nelle sue premesse).
 
Omega