Chi era veramente Albert Einstein?

Chi era veramente Albert Einstein?

Scienza e Fisica Quantistica

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Albert Einstein: andiamo alla scoperta di questa mente geniale, acuta, sottile, poliedrica, nel firmamento delle intelligenze che hanno caratterizzato il secolo appena trascorso.

Emanuele Cangini - 08/06/2022

Albert Einstein: un'icona inconfondibile del Ventesimo secolo, che da sola ne potrebbe riassumere le forze e le idee, le tensioni e le domande, i desideri e i timori. Una mente geniale, acuta, sottile, poliedrica, nel firmamento delle intelligenze che hanno caratterizzato il secolo appena trascorso.

Indubbiamente quella di Albert Einstein è stata tra le più rivoluzionarie e innovative, data la portata e la caratura delle sue scoperte, le quali hanno influenzato profondamente l’ottica della scienza che, di lì in poi, subirà una seconda rivoluzione copernicana.

Nato in Germania nel marzo del 1879, di origine ebrea, ricevette nel 1921 il Premio Nobel per la Fisica, grazie ai notevoli contributi forniti in sede teorica.

Le sue geniali intuizioni furono quelle di comprendere l’equivalenza tra massa ed energia e la non assolutezza delle leggi della Fisica a prescindere dal sistema di riferimento. Conseguenza del secondo aspetto è proprio quella della diversa “durata” del tempo, che non viene più concepito come un parametro fisso e immutabile ma strettamente dipendente dal sistema di riferimento (ecco perché la teoria viene denominata della Relatività).

 L'esperimento dei due gemelli

Famoso è l’esempio, dallo stesso Einstein “brevettato”, dei “Due Gemelli”, con il quale lo scienziato intendeva dimostrate quanto il tempo scorresse diversamente per il gemello rimasto sulla Terra rispetto a quello partito su un’astronave a velocità molto elevata (sub-luminale).

Al ritorno, il gemello partito, avrebbe trovato il corrispettivo gemello ad attenderlo, molto più invecchiato di quanto non lo fosse lui. Lo spazio e il tempo non sono più due entità separate ma profondamente interconnesse, al punto da creare una nuova concezione, una nuova metrica dell’universo: lo spazio-tempo.

La famosa formula matematica E=mc2

È la sintesi di una nuova concezione teorica della Fisica: massa ed energia altro non sono che le due facce della stessa medaglia, la massa è energia “congelata”, l’energia è massa a uno stato vibrazionale molto alto. Ne consegue che piccole quantità di materia “possiedono” grandi quantità di energia, come è stato in seguito confermato dalle modalità delle reazioni termonucleari interne alle stelle (grazie all’equazione è stato possibile calcolare l’energia prodotta ogni secondo, nel Sole, dalla conversione dell’idrogeno in elio con relativa emissione elettromagnetica).

Rilevante è anche il contributo cosmologico che lo scienziato ha fornito grazie alle implicazioni delle equazioni da lui formulate poiché, proprio come prodotto di tali costrutti, vennero gettate le basi per un famoso modello cosmologico: il Big Bang.

Tale modello si oppone nei propri cardini teoretici a quello, successivo, dell’universo stazionario; tale opposizione sollevò la discussione accademica, con tratti anche aspri.

Nel 2014 uscì la notizia relativa al ritrovamento, in un museo di Gerusalemme, di un manoscritto dello scienziato (fonte: http://www.stoccolmaaroma.it/2014/einstein-inedito-scoperta-lipotesi-perduta-e-sbagliata-sulluniverso), simile a una raccolta di appunti, nel quale si evince un tentativo di formulazione di un modello cosmologico alternativo a quello del Big Bang.

Poiché scritto nel 1931, il documento anticipa di circa venti anni l'ufficialità del modello stazionario dello scienziato Fred Hoyle che, ricordiamo, asseriva un universo immutabile e uniforme la cui diminuzione di densità media sarebbe stata compensata dalla creazione nello spazio di altra materia. Nel manoscritto Einstein, cerca di trovare una mediazione tra i propri convincimenti, quelli appunto di un universo non in espansione, con quanto al contrario mostrato chiaramente da Hubble nel 1929, rivelando l’allontanamento progressivo delle galassie.

eBook - Geni del Passato - PDF >> https://bit.ly/3muzqQl

Storie di Scienza e di Scienziati come non li avete mai visti

Emanuele Cangini

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Approfondimenti sulla relatività ristretta

Approfondimenti sulla relatività ristretta

Cos'è la relatività ristretta e i fenomeni ad essa connessi

di Antonella Ravizza - 06/09/2016

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Approfondimenti sulla relatività ristretta

La teoria della relatività ristretta, chiamata anche relatività speciale, fu formulata da Einstein attorno al 1905, con l’articolo Zur Elektrodynamik bewegter Körper (elettrodinamica dei corpi in movimento) e si applica ai sistemi che si muovono di moto rettilineo uniforme. In seguito venne estesa, attraverso la teoria della relatività generale, ai sistemi in moto qualunque. La teoria della relatività ristretta tratta quindi i fenomeni che avvengono in sistemi di riferimento inerziali e scarta del tutto il concetto di etere, che oggi non viene più utilizzato dai fisici. Essa si basa essenzialmente su due postulati fondamentali.

I due postulati di base del principio di relatività ristretta

Il primo postulato, o principio di relatività ristretta, stabilisce che le leggi della fisica sono le stesse in tutti i sistemi di riferimento inerziali e rappresenta sostanzialmente un'estensione a tutte le leggi della natura del principio di relatività di Galileo (che riconosceva che le leggi della meccanica dovessero valere per tutti i sistemi di riferimento inerziali). Questo significa che i risultati di qualunque esperimento devono essere gli stessi per qualsiasi sistema di riferimento che si muova di moto rettilineo uniforme. Il secondo postulato, noto come principio di costanza della velocità della luce, afferma che la luce si propaga nel vuoto con una velocità finita, pari a: c=2,988*108 m/s, indipendentemente dalla velocità dell’osservatore o dalla velocità della sorgente che l'ha emessa. Questa seconda asserzione, sebbene oggi sia ampiamente accettata, appare in contraddizione con l'esperienza quotidiana, che sembra implicare che un oggetto che si muove verso un osservatore abbia una velocità maggiore se contemporaneamente l'osservatore si muove in direzione dell'oggetto, secondo una regola intuitiva delle composizioni delle velocità, ovvero che la velocità di un oggetto dipenda effettivamente dal sistema di riferimento. Questo non vale per la luce.

L’evento nella teoria della relatività

Nella teoria della relatività si chiama evento l’insieme stesso dei quattro valori che specificano quando e dove è avvenuto il fatto e viene indicato con una quaterna ordinata (t, x, y, z). Consideriamo ora due eventi E1 e E2: essi sono detti causalmente connessi se un segnale emesso in corrispondenza di E1 può raggiungere E2 viaggiando a velocità minore di c; i due eventi sono invece detti causalmente non connessi se un segnale emesso in corrispondenza dell’evento E1 e viaggiante a velocità c non può raggiungere l’evento E2. Inoltre esiste sempre un sistema di riferimento inerziale in cui i due eventi hanno la stessa coordinata temporale. Nella teoria della relatività lo spazio in cui si misura l’intervallo invariante tra due eventi, che ha anche la dimensione temporale, si chiama spazio-tempo. Lo spazio-tempo della relatività ristretta ha una geometria particolare che fu studiata verso al fine del 1800 dal matematico Minkowski e che portò alla rappresentazione degli eventi per mezzo dei quadrivettori, cioè vettori quadridimensionali aventi tre componenti spaziali e una temporale.  Un fenomeno, come la propagazione di un segnale o il moto di una particella, in un diagramma di Minkowski è rappresentato da una retta, chiamata linea di universo. In un diagramma bidimensionale, le linee di universo dei segnali luminosi che passano per l’origine sono le bisettrici dei quadranti. Queste linee delimitano il cono di luce in cui si trovano gli eventi passati e futuri e connessi con l’origine. Il cono di luce futuro si trova sopra, quello passato si trova sotto.

Il concetto di energia e di massa nella teoria della relatività

La relatività introduce anche la non conservazione dell’energia e della massa, prese singolarmente. La fisica classica conservava energia e massa, inoltre la conservazione della massa è uno dei più importanti principi della chimica (enunciato di Lavoisier). Ora la relatività sostiene che la massa è una forma di energia, che deve essere aggiunta all’energia cinetica e all’energia potenziale quando si parla della conservazione della massa-energia. In particolare, se un corpo assorbe una certa quantità di energia E, la sua massa non si conserva, ma aumenta della quantità ∆m=E/c2; viceversa la massa diminuisce se il corpo perde energia. In realtà tutte le trasformazioni di massa in energia e di energia in massa sono riassunte dalla relazione di Einstein: E=mc2. Ma ci domandiamo: la fisica relativistica si può trovare applicata a situazioni della vita quotidiana? La PET (tomografia a emissione di positoni), usata per diagnosticare le malattie ne è un esempio. Prima di sottoporre un paziente alla PET gli si inietta una sostanza radioattiva che emette positoni, particelle che hanno la stessa massa degli elettroni ma carica opposta. I positoni si annichilano in coppia con gli elettroni, cioè quando un positone incontra un elettrone le due particelle scompaiono e la loro massa, in accordo con la formula di Einstein, si trasforma in energia emessa sotto forma di raggi gamma, che vengono trasformati in segnali elettrici dai rilevatori del tomografo, per elaborare l’immagine al computer. Questo ci fa capire che la fisica non è solo una scienza teorica ed astratta, come molti credono, ma vede applicazioni pratiche fondamentali che ci permettono la diagnosi precoce di varie malattie, dall’epilessia ai tumori.

Relatività ed Alchimia - Libro >> http://goo.gl/u4JLxR

Roberto A. Monti

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Ad Einstein non piaceva la fisica quantistica

Perché ad Einstein non piaceva la fisica quantistica?

Impariamo insieme la fisica quantistica: il fenomeno dell'entanglement e il paradosso EPR

di Antonella Ravizza - 08/04/2016

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Perché ad Einstein non piaceva la fisica quantistica?

Verso l’inizio del 1900 le teorie di Albert Einstein non si conciliavano molto con le implicazioni della nascente fisica quantistica, a tal punto che nella conferenza di Solvay del 1927, dedicata a importanti problemi aperti riguardanti elettroni e fotoni, Einstein propose alcuni esperimenti per rilevare alcune inesattezze nella teoria quantistica. Le sue obiezioni furono in seguito confutate da Bohr e il “povero” Einstein, pur accettando la delusione, continuò ad approfondire l’argomento.

Il paradosso EPR

Nel 1935 Einstein e due suoi colleghi, Podolsky e Rosen, descrissero un esperimento passato alla storia della fisica come paradosso EPR. Einstein rifiutava la teoria quantistica perché questa sostiene che solo dopo aver misurato il valore della proprietà di una particella, la particella stessa acquista realtà fisica, invece prima della misura va considerata come una sovrapposizione di stati. Sono note le frasi che ripeteva spesso: “Mi piace pensare che la luna stia lì anche se non la sto guardando” e “Dio non gioca a dadi” e ancora: “Se, senza disturbare in alcun modo un sistema, possiamo predire con certezza il valore di una quantità fisica, allora esiste un elemento di realtà fisica corrispondente a questa quantità fisica”.

Secondo Einstein, infatti, se una proprietà fisica di un oggetto può essere vista anche senza che l’oggetto sia osservato, allora la proprietà stessa non può essere stata creata dall’osservazione, ma deve essere una realtà fisica anche prima dell’osservazione.

Secondo Einstein l’entanglement poteva essere usato per trovare un'incoerenza nella teoria quantistica. Ricordiamo che cos’è l’entanglement: è un fenomeno quantistico in cui ogni stato quantico di un insieme di due o più sistemi fisici dipende dallo stato di ciascun sistema.

Chiariamo il concetto con un esempio: consideriamo un raggio di luce, composto da un flusso di fotoni. La direzione del campo elettrico della luce è detta la sua direzione di polarizzazione. La direzione di polarizzazione di un fotone può formare qualsiasi angolo, ad esempio “verticale” o “orizzontale”. È possibile generare una coppia di fotoni entangled se, per esempio, un cristallo viene irradiato da un laser. In questo caso un singolo fotone può dividersi per formarne due. Ciascun fotone prodotto in questa maniera avrà sempre una polarizzazione ortogonale a quella dell’altro: ad esempio, se un fotone ha polarizzazione verticale, allora l’altro dovrà avere polarizzazione orizzontale (questo per la conservazione del momento angolare: il momento angolare del sistema prima della divisione deve essere uguale al momento angolare del sistema dopo la divisione). Quindi, se due persone ricevono ciascuno uno dei due fotoni entangled e ne misurano la polarizzazione, scoprono che quella del fotone ricevuto dall’altra persona sarà ortogonale a quella del proprio. Sembrerebbe esserci un’apparente connessione fra le particelle, che prescinde dalla loro distanza. Questo vuol dire che la misura della proprietà è dipendente dal tipo di osservazione effettuata sull’altra particella entangled: c’è una connessione istantanea fra le particelle.

Consideriamo ora due fotoni entangled, uno dei quali inviato a un osservatore donna, e l’altro all’osservatore uomo. I due osservatori possono anche essere lontani fra loro, ma i due fotoni entangled devono avere polarizzazioni ortogonali. Quindi quando la donna misura la polarizzazione del suo fotone e la trova, diciamo, verticale, sappiamo istantaneamente che il fotone dell’uomo avrà polarizzazione orizzontale – anche se l’uomo non l’ha ancora misurata! La teoria quantistica però ci dice che prima che l’uomo misuri il suo fotone, questo non può avere valore preciso per la sua polarizzazione, ma si trova in una sovrapposizione di stati. Solo nel momento in cui l’uomo lo misura diventa fisicamente vero.

Come si può allora sapere il risultato prima della misura? Secondo la teoria quantistica, la misurazione della polarizzazione verticale della donna fa collassare istantaneamente entrambi i fotoni, così il fotone dell’uomo risulterà polarizzato orizzontalmente.

Einstein e il teorema di Bell

Tuttavia Einstein sosteneva che queste comunicazioni istantanee del valore della polarizzazione fra i due fotoni non potevano essere in accordo con la relatività, perché niente può viaggiare più veloce della luce. Einstein credeva quindi che l’unico modo per uscire da questo paradosso fosse di assumere che il fotone dell’uomo possedesse alcune proprietà fisse che sono nascoste alla nostra vista, chiamate variabili nascoste, e come lui tutte le particelle. In questo modo non sono richieste comunicazioni più veloci della velocità della luce, perché la proprietà della particella è fissata quando la particella stessa è creata. Nel 1964 John Bell sviluppò un teorema per dimostrare l’azione a distanza. Si arrivò alla seguente conclusione: ciò che succede a una particella influenza immediatamente le altre. Einstein, come al solito, aveva influenzato la fisica del futuro!

Dalla Fisica Classica alla Fisica Quantistica

La Fisica sviluppata prima del 1900 (la ``Fisica classica'') consta della meccanica classica, basata sulle equazioni di Newton, della teoria di Maxwell (elettricità, magnetismo, onde elettromagnetiche), della termodinamica e della teoria cinetica dei gas.

Alla fine del secolo XIX vari esperimenti mostrarono risultati che erano in profonda contraddizione con i fondamenti della fisica classica e portarono alla costruzione di nuove teorie: a) la teoria della relatività di Einstein, b) la meccanica quantistica.

L' effetto della relatività nei sistemi chimici è piuttosto limitato poiché le velocità in gioco all'interno delle molecole sono assai inferiori velocità della luce; sebbene la relatività sia importante per la comprensione delle proprietà elettroniche degli atomi pesanti, possiamo dire che essa non svolge un ruolo molto rilevante nello studio della struttura molecolare e nella reattività chimica (a parte la radioattività e altri fenomeni specifici) e pertanto essa non viene generalmente insegnata, se non per sommi capi, nei corsi di laurea in Chimica.

Al contrario la Meccanica Quantistica costituisce il fondamento su cui è costruita tutta la chimica. La nostra attuale comprensione della struttura atomica e molecolare è basata sui principi della Meccanica Quantistica che, a buon diritto, costituisce il fondamento della struttura della materia. Vediamo ora sinteticamente alcuni esperimenti cruciali che imposero un mutamento nel pensiero scientifico agli inizi del secolo XX.

Carlo Tarsitani

Dalla Fisica Classica alla Fisica Quantistica >>> http://goo.gl/OgUZj6

Riflessioni sul rinnovamento dell'insegnamento della fisica

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La religiosità per Albert Einstein

La religiosità per Albert Einstein

Come trovare un terreno di incontro tra la scienza e lo spirito? Scopri la via indicata da Albert Einstein

di Irene Conti - 04/03/2016

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La religiosità per Albert Einstein

Il primo centenario dalla scoperta della relatività generale è appena trascorso e a farne da coronamento ci ha pensato, lo scorso 11 febbraio, la squadra di ricercatori che è riuscita a captare il primo segnale delle onde gravitazionali.

Una scoperta eccitante che ha rinnovato l’interesse e la curiosità dell’opinione pubblica nei confronti del mondo della ricerca scientifica.

Parallelamente a questa scoperta è cresciuta una polemica diffusa, intercettata da Le Scienze che apre il numero di febbraio con un titolo altisonante “L’Era della disinformazione: come l’espansione dei social network favorisce la diffusione incontrollata di informazioni false e teorie del complotto”.

Sui Social è guerra: da una parte gli scettici chiudono drasticamente le porte al confronto con le prospettive delle scienze di frontiera, dall’altra, nei gruppi definiti “New Age”, circola un po’ di tutto, dalle miracolose e istantanee cure contro il cancro, a promozioni di corsi che in sole sei settimane promettono di trasformarti in Buddha.

Seguire un percorso spirituale significa certamente aprire la propria mente a nuove e più ampie prospettive riscoprendo il potere dell’intuizione e dell’immaginazione, ma non significa rinunciare al vaglio critico della ragione, perdendo qualsiasi contatto con il proprio raziocinio e con la propria capacità di discernimento.

D’altra parte, chiudere le porte a qualsivoglia tentativo di allargare i confini del pensiero, conducendo i temi della ricerca scientifica in territori meno noti e meno tecnici, è altrettanto rischioso e controproducente.

Albert Einstein parlava di un tipo di esperienza religiosa particolare, che forse può aiutare a trovare un terreno d’incontro tra lo scienziato più rigoroso e i movimenti di crescita spirituale di qualità.

Einstein chiamava questa esperienza “il sentimento religioso cosmico”, un sentimento che accomuna gli artisti e gli scienziati, una scintilla, un fuoco acceso, che ti fa restare fedele ai tuoi propositi e ai tuoi scopi per un’intera vita, malgrado i fallimenti.

I grandi spiriti religiosi di tutti i tempi come Democrito, Francesco d’Assisi e Spinoza, sono accomunati da questo sentimento che non è possibile spiegare a chi ne sia totalmente privo, poiché esso si desta da sé, di fronte alla “sublimità e all’ordine meraviglioso che si manifestano in natura e nel mondo del pensiero”. Da qui parte il desiderio “di indagare questo universo come un tutto unico e pieno di significato”.

Forse questo sentimento che scorre in sottofondo è proprio anche di chi fa scienza nel senso più sperimentale del termine, poiché è il fuoco stesso che tiene accesa la ricerca, la passione inesprimibile per la propria indagine, cioè che, in ultima analisi, conferisce senso e congruenza a tutta una vita. Questo è anche il sentimento che dovrebbe animare il risveglio di una Nuova Coscienza Globale, integrando il mondo del pensiero e quello della natura in quel “tutto unico e pieno di significato”, nell’auspicabile convergenza di scienza e spiritualità.

Walter Isaacson

Einstein

La sua vita, il suo universo

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Chi era Albert Einstein

Chi era Albert Einstein

Einstein: la vita e le rivoluzionarie scoperte dello scienziato simbolo del Ventesimo secolo

di Emanuele Cangini - 09/02/2015

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Chi era Albert Einstein?

Albert Einstein: un'icona inconfondibile del Ventesimo secolo, che da sola ne potrebbe riassumere le forze e le idee, le tensioni e le domande, i desideri e i timori. Una mente geniale, acuta, sottile, poliedrica, nel firmamento delle intelligenze che hanno caratterizzato il secolo appena trascorso.

Indubbiamente quella di Albert Einstein è stata tra le più rivoluzionarie e innovative, data la portata e la caratura delle sue scoperte, le quali hanno influenzato profondamente l’ottica della scienza che, di lì in poi, subirà una seconda rivoluzione copernicana. Nato in Germania nel marzo del 1879, di origine ebrea, ricevette nel 1921 il Premio Nobel per la Fisica, grazie ai notevoli contributi forniti in sede teorica.

Le sue geniali intuizioni furono quelle di comprendere l’equivalenza tra massa ed energia e la non assolutezza delle leggi della Fisica a prescindere dal sistema di riferimento. Conseguenza del secondo aspetto è proprio quella della diversa “durata” del tempo, che non viene più concepito come un parametro fisso e immutabile ma strettamente dipendente dal sistema di riferimento (ecco perché la teoria viene denominata della Relatività). Famoso è l’esempio, dallo stesso Einstein “brevettato”, dei “Due Gemelli”, con il quale lo scienziato intendeva dimostrate quanto il tempo scorresse diversamente per il gemello rimasto sulla Terra rispetto a quello partito su un’astronave a velocità molto elevata (sub-luminale). Al ritorno, il gemello partito, avrebbe trovato il corrispettivo gemello ad attenderlo, molto più invecchiato di quanto non lo fosse lui. Lo spazio e il tempo non sono più due entità separate ma profondamente interconnesse, al punto da creare una nuova concezione, una nuova metrica dell’universo: lo spazio-tempo.

La famosa formula matematica E=mc2 è la sintesi di una nuova concezione teorica della Fisica: massa ed energia altro non sono che le due facce della stessa medaglia, la massa è energia “congelata”, l’energia è massa a uno stato vibrazionale molto alto. Ne consegue che piccole quantità di materia “possiedono” grandi quantità di energia, come è stato in seguito confermato dalle modalità delle reazioni termonucleari interne alle stelle (grazie all’equazione è stato possibile calcolare l’energia prodotta ogni secondo, nel Sole, dalla conversione dell’idrogeno in elio con relativa emissione elettromagnetica).

Rilevante è anche il contributo cosmologico che lo scienziato ha fornito grazie alle implicazioni delle equazioni da lui formulate poiché, proprio come prodotto di tali costrutti, vennero gettate le basi per un famoso modello cosmologico: il Big Bang.

Tale modello si oppone nei propri cardini teoretici a quello, successivo, dell’universo stazionario; tale opposizione sollevò la discussione accademica, con tratti anche aspri.

È notizia recente, del 2014 per la precisione, quella relativa al ritrovamento, in un museo di Gerusalemme, di un manoscritto dello scienziato (fonte: http://www.stoccolmaaroma.it/2014/einstein-inedito-scoperta-lipotesi-perduta-e-sbagliata-sulluniverso), simile a una raccolta di appunti, nel quale si evince un tentativo di formulazione di un modello cosmologico alternativo a quello del Big Bang. Poiché scritto nel 1931, il documento anticipa di circa venti anni l'ufficialità del modello stazionario dello scienziato Fred Hoyle che, ricordiamo, asseriva un universo immutabile e uniforme la cui diminuzione di densità media sarebbe stata compensata dalla creazione nello spazio di altra materia. Nel manoscritto Einstein, cerca di trovare una mediazione tra i propri convincimenti, quelli appunto di un universo non in espansione, con quanto al contrario mostrato chiaramente da Hubble nel 1929, rivelando l’allontanamento progressivo delle galassie.

Walter Isaacson

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La sua vita, il suo universo

Editore: Oscar Mondadori

Data pubblicazione: Ottobre 2008

Formato: Libro - Pag 645 - 13,5x20

Ultima ristampa: Febbraio 2010

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