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La teoria della relatività è una delle teorie scientifiche più famose in assoluto, se non addirittura la più famosa. Tutti abbiamo sentito parlare almeno una volta di relatività, di Albert Einstein e tutti conoscono la famosa equazione E = mc^2. Ma perché questa teoria è così famosa? E cosa dice in concreto?

Innanzitutto, ci sono due teorie:

• la teoria della relatività ristretta (o speciale)
• la teoria della relatività generale, entrambe formulate da Einstein.

La prima fu pubblicata nel 1905 e la seconda nel 1916, entrambe sugli Annalen der Phisik. Il motivo per cui tali teorie sono così famose e importanti è semplice: hanno stravolto secoli di scienza ribaltando il modo in cui immaginiamo lo spazio ed il tempo.

Se nella fisica classica, in particolare nella meccanica Newtoniana, spazio e tempo sono due entità distinte, fisse, immutabili ed assolute, in fisica relativistica esiste lo spazio-tempo: un'entita unica e malleabile ma non assoluta.
La relatività ristretta ci dice che il movimento dei corpi è un concetto relativo, nel senso che nessun oggetto può essere considerato un sistema di riferimento assoluto rispetto al resto dello spazio.
Ciascun osservatore può usare il proprio sistema di riferimento inerziale per osservare il moto di un oggetto e tutti giungeranno ai medesimi risultati.A meno di errori nelle misure, ovviamente.
Tale teoria ci dice anche che nessun oggetto dotato di massa può raggiungere la velocità della luce, e che niente può viaggiare a velocità superiori a quella della luce nel vuoto.
Inoltre, più un oggetto va veloce, nel senso che più la sua velocità si avvicina a quella della luce, più lo scorrere del tempo per esso rallenta, fino ad arrestarsi nel caso di oggettiche si muovono alla velocità della luce come i fotoni.
Ma attenzione, perché il tempo si dilata per tale oggetto, non per l'osservatore o un altro oggetto che stanno fermi a guardare. Ecco cosa vuol dire "relativo".
Infine, la relatività speciale introduce la famosa equazione E = mc^2, la quale sostanzialmente stabilisce l'equivalenza fra materia ed energia.
Piccole quantità di massa possono essere convertite in enormi quantità di energia, secondo alcuni fenomeni fisici particolari come la fissione e la fusione nucleare.
La relatività generale, invece, è una teoria della gravità. Per la meccanica Newtoniana la gravità è una forza che agisce a distanza fra due oggetti dotati di massa, per la relatività generale le cose stanno molto, ma molto diversamente. La gravità è una curvatura, una deformazione dello spazio-tempo. Oggetti molto massivi, come stelle e pianeti, curvano lo spazio-tempo un po' come farebbero delle palle da bowling con un telone.
Maggiore è la massa del corpo celeste, maggiore sarà la curvatura dello spazio-tempo, o gravità. Come risultato i corpi celesti si muovono su percorsi curvi detti orbite. Non solo lo spazio, anche il tempo viene curvato, dilatandosi all'aumentare della gravità.

Se una persona sale in cima a una montagna o si trova su un aereo in volo a 10.000 metri, vedrà il suo orologio ticchettare più velocemente di quello di una persona che si trova in barca; questo perché la forza di gravità diminuisce con la quota altimetrica. Oggi la relatività è una delle due branche della fisica moderna ed è alla base di molte applicazioni di uso quotidiano, ad esempio il GPS o tutti gli strumenti per studiare il comportamento e il moto dei corpi celesti e delle galassie.
Ti lascio con una frase di Stephen Hawking:"La teoria della relatività ci ha insegnato che lo spazio e il tempo sono intrecciati in un unico tessuto, modificando la nostra percezione del mondo".

Si ringrazia il Dott. Luigi Rescigno per il supporto scientifico.