Tra il 1907 e il 1916 Einstein ha usato una buona parte del suo tempo e sforzi nella generalizzazione della teoria dell’invarianza a Marcos di riferimento non inerziale. Sebbene il risultato di questi lavori, che in seguito sarebbe noto come la teoria generale della relatività, è sostanzialmente più complessa della teoria speciale, in ciò che continueremo a usare ciò che abbiamo già imparato dalla teoria speciale per comprendere alcuni aspetti importanti del Teoria generale e quindi esplorare alcune delle sue implicazioni.
Sappiamo che la teoria speciale si basa su due principi di base, il principio della relatività e la costanza della velocità della luce. Allo stesso modo, la teoria generale si basa anche su due principi: il principio di covarianza e il principio di equivalenza. Vedremo che entrambi sono molto facili da raccogliere e capire, qualcosa di molto più complicato è quello di esprimere le sue conseguenze matematicamente, qualcosa che non entreremo.
Il principio di Covariace può essere riassunto dicendo questo Le leggi della fisica sono le stesse in tutti i quadri di riferimento. Un’affermazione che è tornata al principio della relatività della teoria speciale:
Tutte le leggi della fisica sono esattamente le stesse per ogni osservatore in ogni fotogramma di riferimento che è a riposo o spostamento con una velocità relativa uniforme. Ciò significa che non c’è esperimento che può essere fatto all’interno di un fotogramma di riferimento che rivela se è a riposo o in movimento ad una velocità uniforme.
Il principio della covarianza è quindi una generalizzazione del principio della relatività: mentre è limitato ai quadri di riferimento inerziale, il principio di Covariace afferma che le leggi della fisica sono le stesse in qualsiasi quadro di riferimento, Indipendentemente da come si muove rispetto a un altro. È in questo senso il modo in cui le teorie della relatività si distinguono in particolare e generale: mentre la teoria speciale viene applicata quando vengono fornite alcune circostanze speciali (a condizione che stiamo occupando di quadri di riferimento inerziali), la teoria generale non ha questa restrizione.
L’altro principio di base della teoria generale è il principio di equivalenza che viene a dire che gli effetti dovuti all’accelerazione e quelli dovuti alla gravità sono indistinguibili. Può sembrare un profumo di affermazione, perché sapevamo già che la gravità causa un’accelerazione nella fisica newtoniana e la relazione conosceva già il Newton stesso.
Quale novità introduce Einstein allora? Nella fisica dell’accelerazione e della gravità di Newton sono trattati come due fenomeni separati e la relazione tra loro come una coincidenza. Ma il principio di equivalenza afferma che essenzialmente non vi è alcuna differenza tra entrambi gli effetti: non possiamo distinguere tra loro.
Questa equivalenza essenziale tra accelerazione e gravità è solitamente illustrata con l’esperimento mentale dell’ascensore. Immagina di essere in una scatola ascensori senza finestre, e che la scatola è depositata sulla superficie della terra statica, ma non lo sai. Inizi a fare esperimenti fisici per vedere cosa puoi trovare sulla tua situazione. Quanto sei alta? Quindi misuri gli oggetti che si lascia liberi alla tua spalla mossa con un movimento uniformemente accelerato verso il terreno (sai che è il terreno perché c’è una forza che ti spinge verso quella superficie e, ecco perché il terreno fiamme) con un’accelerazione di 9,8 m / s.
Ora supponiamo che, di nuovo, senza che tu sappia nulla, la scatola dell’ascensore si muove attraverso lo spazio interstellare (e, quindi, non influenza in modo significativo alcun campo gravitazionale) con un’accelerazione uniforme di 9,8 m / s Nella direzione perpendicolare a ciò che è stato precedentemente chiamato terreno e senso “del soffitto”. Di nuovo, i tuoi esperimenti ti porterebbero in queste circostanze esattamente gli stessi risultati. Cioè, gli effetti pratici dell’accelerazione e della gravità sono identici e puoi Non distinguere una situazione da un’altra.
Note:
I fotogrammi di riferimento che sono a riposo o muoversi con la velocità uniformi in relazione a un altro quadro di riferimento sono chiamati fotogrammi di reframe Impresa informativa, dal momento che il diritto di inerzia di Newton è soddisfatto in loro.I quadri di riferimento che sono accelerati rispetto ad altri sono chiamati quadri di riferimento non inerziali.
Ricevi diversi nomi secondo il testo Consultare: Principio di covarianza, General Covariacce o Generale della Relatività. Preferiamo il nome più efficiente.
Einstein si riferi a lui come un principio generale della relatività.
Informazioni sull’autore: César Tomé López è Scientific Disseminator e Editor di Mapping Ignorance p Igienico