“IN VIAGGIO VERSO L'INFINITO” - Matematicamente.it

Einstein intuì che le leggi della fisica dovessero essere le stesse in ogni sistema
di riferimento, non solo in quelli inerziali.
Questa estensione della Relatività Ristretta va sotto il nome di principio di relatività generale.
20. La Relatività Generale
Il problema della definizione della Relatività Generale era però complicato dal fatto che già nella
Relatività Ristretta si fa menzione del solo campo elettromagnetico (principio di costanza della
velocità della luce) mentre rimaneva del tutto escluso l'altro campo di forze noto a quei tempi,
il campo gravitazionale.
Come inserire nella teoria anche il campo gravitazionale? Del campo gravitazionale era nota la
formula di Newton che esprime la forza con cui due masse qualunque si attirano. La forza
gravitazionale è una forza universale che agisce fra tutti i corpi, piccoli o grandi che siano. E' una
forza molto debole che diventa apprezzabile solo fra corpi molto grandi.
20.1 L’intuizione di Einstein
Einstein risolse il problema della definizione della Relatività Generale partendo da una intuizione
geniale su un fatto semplicissimo: tutti i corpi cadono con la stessa accelerazione
indipendentemente dalla loro massa (non considerando l'attrito dell'aria ed il fatto che la terra ruota
su se stessa). Questo fenomeno era stato studiato già da Galileo e da Newton ma nessuno dei due
aveva pensato che questo fatto fosse di fondamentale importanza e non una pura
casualità.
Questo fenomeno va sotto il nome di principio di equivalenza ed esprime il fatto che
la massa inerziale è uguale alla massa gravitazionale, ovvero che due corpi si attirano
gravitazionalmente con la stessa massa con la quale reagiscono a qualunque forza, di
qualunque tipo. Vi è un solo tipo di massa.
Einstein collegò il fenomeno della caduta (con la stessa accelerazione) dei corpi in un campo
gravitazionale col fatto che rispetto ad un sistema di riferimento uniformemente accelerato
(con accelerazione costante) tutti i corpi vengono visti accelerare con la stessa accelerazione
(opposta a quella del sistema) non dipendente dalla massa dei corpi.
Einstein notò che un campo gravitazionale è indistinguibile da un sistema di riferimento accelerato
(almeno per tempi sufficientemente corti).
Si fornisce un esempio:
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