Questo mese abbiamo il piacere
di dare il benvenuto a Claudio Moscardi. Molto noto nell'ambiente
delle Onde Radio, stavolta l'Autore si diletta nell'onorare uno
degli Scienziati più straordinari che la Fisica abbia mai
avuto, Albert Einstein e l'anno 1905 quando videro la luce alcune
Teorie di grande rilievo che Moscardi ci tratteggia insieme ad
altri lavori di Einstein.
Non manca un accenno alla Teoria del Campo Unificato, un lavoro
che copre oltre trent'anni ma che apparentemente non diede le
soddisfazioni sperate al fisico tedesco. Ciò non esclude
che fosse nel giusto e lo stesso possiamo dire nel caso della
sua visione della Meccanica dei Quanti. Solo il futuro ci porterà
la soluzione, quella che svariati Ricercatori ancora cercano sondando
l'esattezza delle previsioni della Relatività di Einstein
che, in effetti, mostra un altissimo livello di precisione dando
da un lato soddisfazione ai Ricercatori e dall'altro creando loro
qualche imbarazzo qualora cercassero di scovarne qualche punto
debole che potrebbe servire per attaccarla alle radici a favore
di altre Teorie che, attualmente, parrebbero riscuotere maggiore
successo fra gli Scienziati. La Scienza, o la sua misurazione,
sembra invece di diverso parere.
LoScrittoio.it
Ho iniziato ad interessarmi di radio una quarantina d'anni
fa. Molto formativo è stato il Radiolibro del Ravalico
e un paio di riviste del ramo. Le prime autocostruzioni inziano
nell'estate del 1965, orientandomi subito alla costruzione di
strumenti. Dal 1969 mi sono interessato ai satelliti meteorologici
in orbita polare, e la prima ricezione avviene nel marzo 1973
con un ricevitore autocostruito tramite il quale inviavo segnalazioni
alla Nasa.
Dal 1977 mi sono interessato alle microonde che culmina con la
costruzione di un ricevitore panoramico per la banda dei 10 GHz
e dei 24 GHz. Dal 1984 mi interesso di VLF con un ricevitore/preselettore
autocostruito.
Da circa 4 anni mi occupo dei radio precursori sismici.
Claudio Moscardi
Autore: Claudio Moscardi - I5KWO
(Associazione Ricerca e Sperimentazione)
CENTO anni fa, nel 1905, venne alla luce la più grande delle scoperte che doveva rivoluzionare il mondo scientifico: la Teoria della Relatività. Questa Teoria scardinò la meccanica classica e la relativa teoria matematica, che per due secoli, era stata universalmente accettata, quella proposta da Newton. Come dire che, come tutti sappiamo, 2+2=4, ma la nuova Teoria dice che questo non è vero. E ciò mandò in subbuglio il pensiero scientifico. Creatore della nuova Teoria era stato Albert Einstein, un fisico e matematico tedesco.
Einstein nasce a Ulm il 14 Marzo 1879 da una famiglia di origine
ebraica. Il padre, Hermann Einstein, possedeva una piccola azienda
che produceva macchinari elettrici. I ripetuti dissesti finanziari
costrinsero Hermann a trasferirsi a Monaco, poi a Milano e infine
a Berna. In Svizzera il figlio Albert si iscrisse al Politecnico
di Zurigo, dove si laureò nel 1900. Dal 1902 lavorò
presso l' Ufficio Brevetti di Berna. Nel 1911 si trasferì
all'Università tedesca di Praga e l'anno successivo al
Politecnico di Zurigo. Nel 1913 assunse la direzione del Kaiser
Wilhelm Institut di Berlino. Negli anni successivi lavorava sodo
per migliorare la sua Teoria della Relatività Generale
e dalla prima metà degli anni venti si applicò allo
studio della Teoria dei Campi, che portò avanti fino alla
morte. A causa dell'antisemitismo fu costretto ad emigrare negli
USA, dove gli venne offerta una Cattedra presso l'Institute for
Advanced Study di Princeton, e qui morì il 18 Aprile 1955.
Einstein aveva 26 anni quando fece le prime pubblicazioni scientifiche.
Teoria della Relatività. Perché usare questo
termine? A mio avviso è un termine sbagliato, dato forse
da una traduzione errata. Ma non è detto che Einstein lo
abbia applicato come termine scientifico, e che lui l'abbia scelto
come quello più appropriato. Sarebbe più corretto
dire Interinfluenza, Interdipendenza, Interreagenza o comunque
fattori Mutualmente Influenzabili. Ma quali? Sono questi: lo spazio,
il tempo e la massa.
Stando a quanto dice Einstein sono solo questi gli elementi fondamentali
che governano le leggi dell'Universo. Non esiste quindi un quarto
elemento come qualcuno ha ipotizzato , e Einstein si è
"arrabbiato" per questo.
I tre fattori citati erano stati eletti come colonne indiscutibili
e separate, e sorrette da dogmi inoppugnabili dettati dalla meccanica
classica che è supportata dalla teoria newtoniana. Arrivò
poi Einstein e buttò all'aria tutto. Egli disse, e lo dimostrò,
che lo spazio, il tempo e la massa sono un insieme unico che interferiscono
l'un l'altro, reciprocamente.
Scartata la fisica classica Einstein diresse i propri calcoli basandosi su due verità inconfutabili: la Costante di Plank e la Velocità della Luce.
La Costante di Plank
Max Plank (1858-1947) fu un fisico tedesco ed è tuttora
considerato il padre della Teoria dei Quanti. La fisica classica
spiega come l' aumento di temperatura su un corpo abbia come conseguenza
un aumento del movimento caotico degli elettroni del corpo stesso.
Max Plank fu il primo a proporre che la luce non è soltanto
un onda (teoria ondulatoria della luce) né una particella,
ma una combinazione delle due. Suggerì che l'energia, emessa
sottoforma di radiazione, non è continua, ma viene emessa
a pacchetti, o per meglio dire, a salti, ove il salto più
piccolo viene chiamato "quanto". Con i suoi calcoli
Plank giunse alla famosa Costante e nel 1900 descrisse la dimensione
di un quanto di energia, tuttora valida ed usata. Il suo simbolo
è h ed equivale a:
h = 6,6256.10-27 erg/sec (valore fisso e non frazionabile)
Tuttavia Plank, nel modo scientifico, era circondato da scetticismo
e solo dopo 18 anni (nel 1918) gli fu riconosciuto il premio Nobel
per la fisica.
Velocità della Luce
Einstein era convinto che la velocità della Luce nel
vuoto era di 300.000 Km/sec ed era vero che le misure fatte fino
ad allora avevano confermato questo valore. La misura di questo
valore si è protratta per oltre un secolo, con metodi e
tecnologie differenti, ed ha sempre confermato tale valore.
Su queste basi si fonda la Teoria della Relatività che
fu resa nota nel 1905.
Il primo lavoro pubblicato ebbe titolo: Su un punto di euristico
relativo alla produzione e trasformazione della luce. In questa
pubblicazione sviluppa la teoria di Plank e suggerì che
la luce, liberata dalla materia, viaggiasse sotto forma di particelle
(che poi furono chiamate fotoni). Euristico sta ad indicare che
la guida è valida, ma non provata.
Il secondo lavoro era rivoluzionario e riguardava l'interpretazione
dell'effetto fotoelettrico.
Egli asserì che la radiazione della luce era dovute a particelle,
cioè i fotoni (elettroni ad alta energia) e asserì
che l'energia trasportata era proporzionale alla frequenza della
radiazione, ovvero:
E = hf
Dove E è l'energia , h la Costante di Plank e f la frequenza
della radiazione.
Questa Legge, che ci dice che l'energia viene trasportata nei
suoi quanti, venne confermata da Millikan 10 anni dopo.
La Teoria della Relatività Ristretta
E' la più importante pubblicazione del 1905, riporta
il titolo Elettrodinamica dei corpi in movimento. In questo
scritto egli riporta due importanti postulati fondamentali:
Il primo è il principio dell'invarianza della velocità
della luce, secondo cui la velocità di propagazione della
radiazione elettromagnetica nel vuoto è una costante universale.
Il secondo è il principio della relatività, che
afferma che le leggi fisiche hanno la stessa forma in tutti i
sistemi di riferimento inerziale, cioè nel moto rettilineo
uniforme l'uno rispetto all'altro.
La formula più famosa del mondo
Due anni dopo, nel 1907, Einstein pubblica uno scritto di
3 pagine, ove viene riportata la conclusione dei calcoli che mettono
in relazione massa ed energia:
E = mc2
In cui E è l'energia, m la massa e c la velocità della luce
La Teoria della Relatività Generale
Sempre nel 1907 Einstein comincia a lavorare ad una teoria
più generale, che potesse essere estesa anche ai sistemi
non inerziali, cioè in moto accelerato l'uno rispetto all'altro.
La pubblicazione avvenne nel 1916 ed era intitolata I fondamenti
della relatività generale. Il primo postulato consiste
nel principio di equivalenza, in base al quale il campo gravitazionale
è equivalente ad una accelerazione costante che si manifesta
in un sistema di coordinate e indistinguibile da essa. Come dire
che se noi siamo fermi sul treno in stazione, poi il treno parte
e noi abbiamo l'effetto che la stazione vada indietro. Viceversa
potrebbe essere vero che la stazione che vada veramente indietro
e che noi restiamo fermi. Einstein dice che i due effetti non
sono distinguibili, neppure sul piano teorico.
La teoria generale è naturalmente molto più vasta.
Voglio qui esprimermi con le stesse parole di Einstein: "Lo
spazio, il tempo, e la massa si sono mostrati come elastici legati
assieme: tirando l'uno allenta l'altro. Un sasso in movimento
pesa di più che quando sta fermo, un metro diventa un po'
più corto per un osservatore che si muova a grande velocità."
Ecco perché ho detto all'inizio che 2+2 non fa 4.
1) Mercurio. Gli astronomi avevano osservato da tempo
il moto di precessione del perielio di Mercurio. Lo spostamento
osservato era di 43 secondi d'arco e gli astronomi non sapevano
darsene spiegazione. Applicando la teoria della relatività
di Einstein, i calcoli fecero prevedere uno spostamento di 42,9
secondi d'arco. Un risultato eccellente che fugò ogni dubbio
relativo all'argomento.
2) Deviazione della luce. Quando la luce passa vicino a
una grande massa, come il Sole, subisce una deviazione a causa
della forza di gravità. La Legge di Newton prevede questa
deviazione, ma la teoria della relatività ne prevede un
valore doppio. Per verificare questa deviazione si fotografa una
zona della volta celeste nelle immediate vicinanze del Sole ,durante
un'eclissi totale. Si rifotografa poi la stessa zona qualche mese
più tardi, quando il Sole è ormai lontano. Il confronto
delle due fotografie mostra che le stelle nelle vicinanze dei
bordi del Sole appaiono più lontane fra di loro di quanto
non appaiono in assenza del Sole. E questo conferma l'azione gravitazionale
del Sole sulla luce nel valore contemplato dalla teoria della
relatività. Questo risultato fu verificato per la prima
volta durante l'eclisse che avvenne il 29 Maggio 1919.
3) Spostamento delle righe spettrali. Sappiamo chele vibrazioni
elettroniche di un atomo possiedono certi ritmi caratteristici
di quel tipo di atomo. Sono ben noti gli orologi al Cesio e Rubidio.
Sfruttando questa fattore gli astronomi hanno pensato che, se
i campi gravitazionali rallentano gli orologi, è possibile
risalire, misurando tale variazione, al valore del campo gravitazionale
che l'ha generata. L'osservazione sperimentale fu eseguita usando
la luce rossa emessa dal cadmio che è di 64 milionesimi
di cm. L'astro prescelto fu Sirio B, il compagno di Sirio, la
stella visibile più luminosa da noi. Le osservazioni eseguite
su Sirio B mostrarono uno spostamento delle righe perfettamente
conforme alla teoria della relatività. La densità
della materia che compone Sirio B è veramente alta. Se
1 Kg (un decimetro cubo) di tale materia venisse portato sulla
Terra, verrebbe a pesare 47 tonnellate!
Questo spostamento delle righe spettrali venne chiamato "effetto
Einstein".
La Teoria dei Campi
Per oltre un trentennio Einstein si applicò allo studio
di quello che lui definì la Teoria dei Campi e che, nel
suo scopo, doveva generare la Teoria della Relatività Universale.
Per spiegare ciò si può sostituire nell'esempio
precedente, quello degli elastici, dei palloncini di forma sferica.
Naturalmente i palloncini sono tre (lo spazio,il tempo e la massa).
Se un palloncino subisce una deformazione anche gli altri due
saranno deformati secondo le leggi fisiche dettate dalla Teoria.
La forma sferica dei palloncini viene giustificata dal fatto che
la radiazione della Luce è isotropica, contemplata sia
dalla meccanica classica che dalla Teoria della Relatività.
Ecce Homo
Dopo il 1919, alla luce anche delle positive esperienze condotte
, gli fu riconosciuto il valore che meritava. Ricevette attestati,
riconoscimenti, premi, ecc. Acquistò fama a livello internazionale
e questo fattore lo invitò a diffondere le sue idee per
la Pace: "le conquiste scientifiche devono essere messe al
servizio della Pace". Nel 1921 gli venne assegnato il premio
Nobel per la fisica.
Tuttavia c'è un altro aspetto che mi piace di Einsten.
Lo racconto con questo aneddoto:
Durante le Feste di Natale alcuni ragazzini suonarono al campanello
di Albert. Erano venuti per chiedere l'elemosina. Non sò
se Albert gliela fece, ma è certo che prese il cappotto,
il cappello e il violino, ed accompagnò il gruppetto di
casa in casa "a suon di musica".
Non so se tutti si sarebbero comportati allo stesso modo, ma questo
dimostra, al di là della figura del fisico, del matematico
e dello scienziato, la sua grande generosità d'animo e
sensibilità per i più deboli.
Dopo Einstein
Dopo la scomparsa di Einstein, matematici di tutto il mondo
(Einstein non tenne segrete le sue teorie e scoperte) si diedero
da fare per continuare gli studi da lui lasciati. Ma sono giunti
ad un completo fallimento, come dire "hanno dato i numeri".
Vorrei qui parlare di Michael Wolf, persona enigmatica e di intelligenza
sovrumana. Ha militato nella CIA (Servizio Segreto USA), nel Mossad
(Servizio Segreto Israeliano), è stato pilota d'aereo nell'
USAF (sull'ottomotore B-52 da ricognizione a lungo raggio) e Docente
Universitario.
Wolf ci dice che "esistono alcuni settori della matematica
per i sistemi intelligenti. Il primo sarà l'Analizzatore
Differenziale, un computer analogico elettronico (con componenti
organici freschi di teoria) usato per risolvere equazioni
differenziali complesse, cioè equazioni contenenti derivate
o differenziali di una funzione ignota. Ciò implica: per
prima cosa, un multiprocessore e tecniche di rete neurologica,
ed è ciò che definisco "algoritmi genetici".
Per seconda cosa è il calcolo, che è la matematica
della variazione di una funzione, o funzioni, relative alle modificazioni
nelle variabili indipendenti. Più o meno, si tratta dello
studio di pendii di curve, accelerazioni, massime e minime, per
mezzo di derivate e differenziali menzionate prima. Chiaro ora?
"
No, non è chiaro, parola di KWO.
Questa dovrebbe essere la strada che in futuro dovrebbe risolvere
i complessi problemi che conducono alla Teoria della Relatività
Universale. Chissà se un giorno l'Uomo ci arriverà.