E=mc2

Dopo aver parlato della teoria della Relatività di Einstein come non parlare della sua esemplificazione?

E=mc2 nella storia della fisica è la sua formula più elegante. Questa formuletta nasce nel 1905 quando Einstein pubblicò 3 articoli sui suoi studi, ognuno di essi avrebbe meritato un premio Nobel per la scienza ma in realtà questo gli venne assegnato solo nel 1921 per la prima di queste ricerche cioè lo studio sui Quanti di luce, meglio noto come legge sull’effetto fotoelettrico.

Il quarto di questi studi invece sarà quello che porterà Einstein alla formulazione della teoria della relatività ristretta e dopo attente riflessioni aggiunge una postilla al termine della sua teoria e la annota con E=mc2 (in realtà usò una annotazione diversa ma alla fine quella era).

Ebbene, l’abbiamo letta e sentita nominare ovunque, tutti o quasi sanno che l’ha scoperta Albert Einstein. Quasi nessuno che non sia del settore scientifico sa però cosa significa, cosa c’è dietro a quel semplice E=mc2

Proviamo a spiegarlo in maniera semplice se è possibile:

E sta per Energia

M sta per Massa

C sta per velocità della luce (dal latino celeritas) 299.792,458 Km/s

2 indica il quadrato di C

Massa ed Energia sono dunque legate e questo mette in moto un sacco di conseguenze concatenate, ce ne sono però 5 che sono fondamentali e stupefacenti. Per spiegarle non voglio usare formule, vediamo se ci riesco ma tenete presente che tutto deriva da quel E=mc2.

1.       Un corpo non può andare più veloce della luce.

L’inerzia è la resistenza che offre un corpo allo spostamento. Secondo Newton l’inerzia è uguale alla Massa e  questa è indipendente dalla velocità, per Einstein NO!

Einstein ci dice invece che essendo l’energia formata da due elementi, ovvero la massa accelerata alla velocità quadratica della luce più l’energia cinetica, solo quando un corpo è fermo l’inerzia è uguale alla massa. Ma più un corpo aumenta la sua velocità più aumenta la sua inerzia! Questo implica che più un corpo va veloce e più difficile è farlo andare ancora più veloce e che questo quando arriva vicino alla velocità della luce non può essere accelerato ulteriormente in quanto servirebbe una quantità infinita di energia.

2.       La formula funziona correttamente anche quando si parla di processi in cui non prendiamo in considerazione la luce. La velocità della luce cambia stato fisico, si trasforma è non è più la velocità di qualcosa ma diventa numero 299.792.458 m/s. Il numero che regola il rapporto tra Massa e l’Energia dei corpi nell’universo ed è una Costante Universale.

3.       L’Energia che possiamo dare ad un corpo, ad esempio scaldandolo o accelerandolo, è praticamente trascurabile rispetto all’energia che egli stesso possiede solo per il fatto di possedere una Massa.

Forse non ci crederete ma un solo grammo di materia, diciamo un grammo di sabbia per esempio, ha una energia di 90.000 Miliardi di Joule. Il Joule è l’unità di misura dell’energia, prende il nome da colui che la definì, James Prescott Joule fisico britannico del XVX secolo. Corrisponde all’energia che qua sul pianeta Terra serve ad alzare di un metro un peso di 100 grammi. Per renderci così conto che la massa di un grammo di qualsiasi materia ha l’energia per sollevare di un metro 9.000 Miliardi di Kg. WOW!

Altro esempio pratico (pratico si fa per dire), prendiamo uno dei gatti di Ilaria…

Quanto peserà? Diciamo che ha esagerato con le crocchette e pesa 5 Kg, ciò vuol dire che il micio ha una energia potenziale di 450 Milioni di Miliardi di Joule con cui potrebbe trasportare la Tour Eiffel sulla Luna andata e ritorno… Per 5 volte! Ovviamente non gli frega niente di farlo, ad una gatto poi, figuriamoci.

4.       Se leggiamo la formula all’inverso ci accorgiamo che la Massa si trasforma in Energia. Prendiamo un atomo pesante come quello dell’uranio che ha 92 protoni, o meglio prendiamo il suo isotopo uranio 245 (l’isotopo è lo stesso elemento ma con un diverso peso atomico avendo un numero diverso di neutroni). Bombardiamo con un neutrone il nucleo dell’uranio 245, si generano due nuclei e si generano anche due o tre neutroni che a loro volta andranno a colpire altri nuclei innescando così la famosa reazione a catena. Durante questo processo però sparisce della Massa che è appunto diventata Energia, l’Energia Nucleare a scissione.

5.       Al CERN di Ginevra particelle vengono accelerate a velocità elevatissime, queste vengono ad un certo punto fatte collidere. Immaginiamo di far scontrare un elettrone con la sua antiparticella un positrone, ci sono sofisticatissime apparecchiature in grado di rilevare cosa succede dopo la collisione di queste particelle. Succede che a sua volta si liberano altre particelle e andando a misurare la massa delle particelle che si sono liberate si scopre che questa è molto maggiore della massa dell’elettrone sommata a quella del positrone. Se qualcuno ricorda, a scuola ci hanno sempre detto che la massa si conserva, infatti La legge della conservazione della massa è una legge fisica della meccanica classica, prende origine dal cosiddetto postulato fondamentale di Lavoisier, che è il seguente: 
     « Nulla si crea, nulla si distrugge, tutto si trasforma ».

Ma allora cosa è successo?

È successo che l’Energia Cinetica delle particelle è diventata Massa, ma come vedevamo nel punto 1 l’Energia Cinetica non è  altro che una velocità data da un movimento. Una velocità si è quindi trasformato in Massa, la proprietà di un oggetto si trasforma in un oggetto.

Dischi volanti… Ma perché proprio dischi e non cubi?

Se osserviamo la forma degli oggetti volanti costruiti da noi esseri umani ci accorgiamo che anche quelli realizzati con le più avanzate tecnologie non hanno forma di disco.

A questo punto c’è da chiedersi come mai molti sono convinti che ipotetici viaggiatori alieni usino proprio dei dischi.

Per capire dobbiamo cercare chi è che ha coniato questo termine: “dischi volanti”. Fin dall'albore dei tempi ci sono state persone che vedono per aria oggetti che non riescono ad identificare, questi sono definiti appunto Oggetti Volanti Non Identificati = OVNI (detto in inglese: Unidentified Flying Object = UFO). Tecnicamente lo sono tutti gli oggetti che stanno per aria e dal punto di vista dell’osservatore non si riescono a riconoscere.

Ma questi oggetti non sono sempre stati dischi, ufficialmente si è iniziato a parlare di dischi volanti il 24 Giugno 1947 e da allora non c’è stato verso di toglierceli dai coglioni.

Proprio quel giorno un tale Kennet Arnold stava volando con il suo aereo privato sopra lo stato di Washington alla ricerca di un aereo militare scomparso, ma ad un certo punto avvista qualcosa di strano nel cielo. Vede 9 strani oggetti luminosi che riflettono ad intermittenza la luce del sole, calcola che hanno un grandezza di circa 30 metri, una quota di 3000 metri e che si muovono in formazione ad una velocità che stima essere molto elevata, troppo elevata per essere aerei. E fa tutto ciò ad occhio mahhhhh!

Quando atterra racconta quello che aveva osservato a degli amici e tra questi sono presenti anche dei giornalisti per avere notizie dell’aereo scomparso, Arnold nel descrivere come si muovevano questi oggetti usò una similitudine dicendo che “il loro moto era irregolare come un piattino fatto saltare sull'acqua”, come si fa con i sassi che se si lanciano nel giusto modo sul pelo dell’acqua rimbalzano più volte.

I giornalisti come sempre tendono a sintetizzare le notizie e così uno di loro nel suo articolo scrisse che si trattava di dischi volanti, termine che invece Arnold non usò mai ma usò invece il termine “saucers” (piattini) per descriverne il movimento non la forma.

Da quel momento gli avvistatori di UFO o OVNI che vogliate hanno iniziato a vedere dischi volanti grazie ad una sofisticazione giornalistica e ad ogni avvistamento i giornali pubblicavano subito la notizia parlando di dischi senza fare nessuna verifica prima e così il fenomeno si autoalimentò.

Negli anni sessanta un certo Ted Bloecher fece una ricerca analizzando 142 quotidiani nord americani (il solo 2% di tutti gli Stati Uniti) scoprendo che tra il giugno ed il luglio del 1947 ci furono 850 avvistamenti di UFO. Intendiamoci molti avvistamenti erano semplicemente finti ma nel 1951 l’ufficio per le ricerche marine fece l’ipotesi che alcuni avvistamenti potevano essere collegati ai palloni sonda, i cosiddetti SkyHook, che guarda caso avevano tutte le caratteristiche per essere scambiati per strani oggetti non identificati e i primi furono lanciati proprio nel 1947. Questi in determinate circostanze possono raggiungere velocità elevate, volando molto in alto possono luccicare anche dopo il tramonto e la strumentazione di bordo se illuminata in un certo modo può dare l’effetto scia di fuoco, inoltre se vogliamo dirla tutta visti nella giusta prospettiva possono assomigliare a dei dischi.

Comunque sia lentamente ma inesorabilmente nell'immaginario collettivo ci si è fatta l’idea dei dischi volanti, sia il cinema e la letteratura hanno speculato sul “saucer” di Arnold e qualche simpaticone si è divertito più volte a ritoccare foto e video.

Una cosa è certa, Arnold non era in piena digestione di verdure giamaicane quando fece il suo avvistamento, infatti a quanto pare un certo fred Johnson vide da terra la stessa cosa che vide Arnold nello stesso posto, più o meno alla stessa ora. Questo avvistamento infatti ad oggi è ancora inserito nella lista dei casi non chiariti, cioè non c’è ad esso una spiegazione chiara ed accettabile. Questo anche perché esistono solo le testimonianze oculari, non ci sono immagini che possano oggi dirci cosa stavano vedendo.

Pillole – La Relatività di Einstein

La teoria della relatività di Einstein si divide in due parti:

Relatività Ristretta

Relatività Generale

La ristretta è una teoria generale dello spazio tempo, mentre la generale è una teoria ristretta al campo della gravitazione.

Ad Einstein venne l’idea in un pomeriggio di Maggio del 1907, egli stesso la definì l’idea più bella che aveva mai avuto. Si dice che osservando un imbianchino che lavorava sul palazzo di fronte pensò: “se l’imbianchino cade, nel momento della caduta non sentirà il proprio peso”, e da li nacquero tutta una serie di ragionamenti.

Ovviamente l’imbianchino pensava che se fosse caduto, magari non avrebbe sentito il proprio peso ma una bella botta si!

Quando finì di formularla Einstein aveva 36 anni e da quel giorno che osservò l’imbianchino erano passati 8 anni, c’è da dire che però ci si dedicò al massimo delle sue capacità solo dal 1911 al 1915.

Nel lavoro di ricerca e stesura venne aiutato da diversi matematici come ad esempio Hilbert e scienziati come Michele Besso.

È vero che condivise le informazioni per sviluppare la teoria ma l’idea, l’intuizione fu esclusivamente sua.

Lo stesso Hilbert disse che fu lui a fare il lavoro e non i matematici.

Nel 1919 l’inglese Eddington fece una spedizione in Africa per verificare se durante una eclisse di Sole la luce è effettivamente deviata dalla massa di corpi molto massicci come previsto nella teoria, cosa che si verificò.

La notizia fu talmente importante che tutto il mondo ne parlò, anche perché era una bella immagine dopo la prima guerra mondiale quella di uno scienziato inglese che avvalorava la teoria di un collega tedesco. Curiosamente gli unici a non parlarne furono i giornali francesi… Erano in sciopero!

La relatività generale ha dimostrato che la forza di gravità in realtà non è una forza anche se continuiamo per comodità a definirla tale, questo perché non vi è nessuna forza che attira le masse ma semplicemente sono le masse a deformare lo spazio tempo.

Facciamo un esempio non banale, in base a questo si può dire con certezza che la Terra non ruota intorno al Sole! ?????? Si, se guardiamo il moto da osservatore esterno è proprio quello che appare ma in verità la Terra va dritta in uno spazio curvo.

Grazie alla teoria generale si sviluppa così una nuova scienza e nasce la cosmologia e da allora l’universo viene visto come una entità fisica.

Un prete francese certo George Lemaitre (fisico ed astronomo belga) capisce che la teoria della relatività prevede un universo in espansione, questa idea non piaceva ad Einstein che era convinto che l’universo fosse statico. Einstein disse a Lemaitre: “i suoi calcoli sono corretti ma la sua fisica è abbominevole”. 

E per confutare il collega belga inserì nelle formule un nuovo elemento: la costante cosmologica. Sperava così di sistemare le cose a suo favore ma poi i dati sperimentali con il tempo dimostrarono, come previsto nella relatività, che l’universo è in espansione. Ad Einstein non rimase altro che elogiare Lemaitre per l’intuizione dicendo: “la più bella e soddisfacente spiegazione della creazione che io abbia mai sentito”, e aggiunse: “la costante cosmologica è stata il più grande abbaglio della mia vita”.

Lemaitre rispose ad Einstein che forse era troppo precipitoso, in fondo quella della costante cosmologica non era una cattiva idea. Era pessima se la si usava per giustificare un universo statico visto che tra l’altro nemmeno funzionava, ma era invece molto interessante nel caso di un universo con una espansione molto accelerata. E il nostro universo… Accelera! Tanto è vero che oggi, dopo l’osservazione pratica da parte del telescopio Hubble dello Red Shift è diventata la base per la spiegazione dell’accelerazione dell’espansione dell’universo.

Carlo Rovelli per sintetizzare la teoria della relatività scrisse: “il campo gravitazionale non è diffuso nello spazio, il campo gravitazionale è lo spazio.