Teoria della relatività ristretta

Generalizzando l'ipotesi di Poincarè, sulla base di un riesame critico dei principi fondamentali della Meccanica e dell'Elettromagnetismo, Einstein propose il seguente Principio di Relatività Ristretta: Tutte le leggi fisiche (non solo quelle della Meccanica) valide in un sistema di riferimento inerziale, sono valide anche in un qualunque altro sistema in moto traslatorio rettilineo uniforme rispetto al primo. Einstein suppose che la velocità della luce nel vuoto fosse un invariante fisico, avesse cioè lo stesso valore per ogni osservatore, indipendentemente dal moto di questo rispetto alla sorgente luminosa (che nel 1856 Weber e Kohlrausch trovarono uguale a C=300.000 km/sec). Le osservazioni sperimentali e gli studi teorici portarono, quindi, Einstein alle due seguenti conclusioni:

- la velocità della luce nel vuoto è indipendente dal moto della sorgente ed è la stessa in ogni osservatore inerziale;

- le leggi della natura (e quindi non solo le leggi meccaniche) sono le stesse rispetto ad ogni osservatore inerziale.

Queste due conclusioni sono in contraddizione con la meccanica classica. Infatti, per il teorema di composizione delle velocità, se la luce ha velocità C rispetto ad un dato osservatore e V è la velocità di un secondo osservatore in moto traslatorio rettilineo uniforme rispetto al primo, allora la velocità della luce rispetto al secondo è data da: Cr = C - V , quindi Cr diverso da C, in contraddizione con il primo punto.

Nel 1913 il fisico tedesco Max Planck (1858-1947) affermò a tal proposito: "[...] Un fatto sempre confermato finora dai più fini esperimenti ottici ed elettrodinamici, che vien designato brevemente, ma non chiaramente, come la relatività di tutti i movimenti, ha infatti posto quella semplice idea in conflitto col cosidetto principio della costanza della velocità della luce, che l'elettrodinamica di Maxwell e Lorentz ha messo in valore, e che dice che la velocità di propagazione della luce nel vuoto è indipendente dal movimento della sorgente luminosa. Se dunque si dà per dimostrata sperimentalmente la relatività, bisogna sacrificare o il principio di costanza della velocità della luce o l'indipendenza reciproca di spazio e tempo.[...] In questa lotta ha finora decisamente prevalso il principio della costanza della velocità della luce e, nonostante alcuni dubbi sollevati recentemente, è assai probabile che la situazione non cambierà" (M. Planck, "La conoscenza del mondo fisico").

Anno Accademico

Teoria della relatività ristretta