Avevamo terminato il post metodo scientifico senza riempire il vuoto lasciato dalle lacune del metodo induttivo. La riflessione epistemologica sulle scienze della natura ed in particolare sulla fisica ha acquistato grande vigore dopo l’affermazione della teoria della relatività di Albert Einstein, che ha conferito un nuovo approccio metodologico alla fisica teorica ed alla filosofia della scienza.

Albert Einstein
Foto di Albert Einstein

Ancora una volta la mossa vincente di Einstein è stato il procedimento euristico adottato e le sue grandi intuizioni. La teoria della Relatività di Einstein non salta fuori da un cilindro magico o da una mente soprannaturale, ma è la sintesi e l’arricchimento di conoscenze che circolavano tra gli scienziati dell’epoca. Per fare un esempio, le trasformazioni delle cordinate spaziali e temporali, erano già state scoperte da Hendrik Lorentz (1853-1928) da cui hanno preso il nome (trasformazioni di Lorentz–FitzGerald)

trasormazioni di Lorentz

Da queste formule si ricavano le famose leggi di contrazione delle lunghezze e dilatazione dei tempi degli oggetti in movimento. Il problema è che Lorentz non aveva dato una spiegazione plausibile, che si accordasse con la fisica dei tempi e quelle formule sembravano avere poco senso, oltre ad essere fortemente controintuitive. Albert Einstein invece si chiede (come aveva fatto Galileo Galilei) come può verificare queste leggi fisiche tramite procedure sperimentali . Come faccio a misurare la lunghezza di un corpo che si muove a velocità prossime a quelle della luce rispetto all’osservatore?
Per Lorentz, l’effetto non sarebbe stato verificabile perché, lo strumento di misura, che si muove insieme all’oggetto avrebbe subito la stessa contrazione dell’oggetto e quindi l’effetto si sarebbe in qualche modo annullato. Se portassimo un metro su una navicella spaziale che si muove a velocità vicine a quella della luce, il metro subirebbe la stessa contrazione dell’oggetto.
Invece Einstein pensa ad una misura oggettiva ottenuta inviando un segnale elettromagnetico da un punto di osservazione fisso contro un oggetto che si muove alla velocità prossime a quelle della luce. Misurando i tempi di andata e ritorno in cui il raggio di luce viene riflessa dalle due estremità dell’oggetto, posso ottenere una misura oggettiva dell’oggetto stesso.
Quindi una possibilità che abbiamo di misurare la lunghezza di un oggetto in movimento è quella di inviare un raggio di luce, attendere il suo ritorno e misurare i tempi. Da questo punto di partenza e da due semplici postulati (anche la scienza ha i suoi dogmi) procedendo in maniera euristica, arriva a formulare la relatività ristretta.
Ma facciamo un passo indietro. Un fondamentale avvenimento per la fisica moderna è la formulazione della teoria generale dell’elettromagnetismo. Protagonisti principali Ampère, Faraday, Hertz e Maxwell. Quest’ultimo, in particolare, scopre il carattere elettromagnetico dei fenomeni luminosi. Detto in maniera semplice, la luce è un campo elettromagnetico. Il problema è che a quei tempi, essendo la fisica intrisa di meccanicismo, si pensava (ed i nostri protagonisti non hanno mai dubitato) che la luce per propagarsi avesse bisogno di una sostanza chiamata etere luminifero.
Il movimento si trasmette solo attraverso la materia, con azioni di forza tra elementi contigui.
L’aria deve essere formata da una sostanza invisibile che permette al movimento di propagarsi.
Ogni corpo in movimento nell’universo produce un vento d’etere che si muove alla stessa velocità del corpo in movimento, ma con direzione opposta.
Cerchiamo di seguire questo semplice ragionamento. Se la terra è circondata la questo misterioso etere, e come sappiamo ruota attorno al sole con velocità v=30 Km/s (a cui corrisponde un vento di etere con la stessa velocità ma direzione opposta), e se dovessimo inviare un raggio di luce nella direzione del moto ed uno perpendicolarmente ad essa, le velocità dei raggi di luce sarebbero differenti. Immaginate di dare un calcio ad un pallone su un treno nella direzione del moto del treno. Per un osservatore esterno il pallone ha la velocità del treno, più la velocità che gli è stata impressa con il calcio. In questo modo se misuriamo la velocità dell’onda in direzione del moto della terra e quella di un raggio che si muove orizzontalmente rispetto ad esso, le due velocità dovrebbero avere una differenza (secondo le equazioni di Maxwell) proporzionale a (v/c)2.

Scienza e filosofia ultima modifica: martedì,27 maggio 14:44, 2008 da nabladue
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