3 domande ai tre più grandi fisici: Maxwell, Einstein e Newton

Einstein Maxwell Newton

La fisica ha visto come protagonisti molti scienziati, pensiamo ad Archimede, Galileo Galilei, Newton, Maxwell, Volta, Thomson, fino ad arrivare ad Albert Einstein. Ognuno ha avuto un ruolo importante, Galileo con i suoi studi sull’astronomia, Volta per la scoperta della batteria, Newton per aver introdotto il concetto di gravità, Maxwell con le sue famose equazioni che ci permettono di comunicare con l’altra parte del mondo, Einstein con la rivoluzione dei concetti della fisica, la teoria della relatività e l’effetto fotoelettrico per il quale ricevette nel 1921 il premio nobel. I maggiori protagonisti, nulla togliere agli altri, sono esattamente questi ultimi tre per i loro importanti studi che hanno indirizzato la tecnologia verso una soluzione. Ma che cosa succederebbe se mettessimo a confronto questi tre fisici. Affrontiamo questo percorso “intervistando” Newton, Maxwell e Einstein.

1.    Introduzione

Maxwell, Einstein e Newton. E’ impossibile non conoscerli, la scienza attuale deve molto a loro.
La relatività generale è la teoria geometrica della gravitazione pubblicata da Albert Einstein (Figura 1) nel 1915 ed è la descrizione corrente della gravitazione nella fisica moderna. La relatività generale generalizza la relatività ristretta e la legge di gravitazione universale di Newton, fornendo una descrizione unificata della gravità come una proprietà geometrica dello spazio e del tempo, o spazio-tempo. In particolare, la curvatura dello spazio-tempo è direttamente legata alla energia e momento di qualsiasi materia e radiazione.

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Figura 1: Immagine di Einstein nell'intento di spiegare la relatività

La relazione è specificata dalle equazioni di campo di Einstein, un sistema di equazioni differenziali alle derivate parziali.  Le implicazioni della più famosa teoria di Einstein sono profonde. La velocità della luce è sempre la stessa, con dilatazione del tempo che si verifica tra eventi mettendo in evidenza anche decadimenti di particelle elementari, la navigazione GPS dove i satelliti devono considerare effetti relativistici per fornire la best position. Le celle solari che hanno saputo sfruttare l’effetto fotoelettrico scoperto dallo stesso Einstein. Le equazioni di Einstein e Newton (Figura 2) le utilizziamo per andare nello spazio, sbarcare su marte e nello stesso tempo Maxwell (Figura 3) ci permette di comunicare con il resto del mondo (universo) attraverso la propagazione del campo elettromagnetico.

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Figura 2: Immagine raffigurante Isaac Newton

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Figura 3: Immagine raffigurante James Clerk Maxwell

Potremmo stare qui all’infinito per descrivere tutte le implicazioni positivie, ma anche negative, come la scoperta della bomba atomica, derivanti da fattori storici che hanno poi condotto Einstein verso un risentimento nella fornitura delle ricerche nucleari al presidente americano di allora, Roosvelt. Proviamo a fare un percorso storico-scientifico, per capire che cosa pensano i tre scienziati della tecnologia attuale e che cosa si aspettano dal futuro.

2.    Procediamo

E’ fantascienza, lo so, ma pensiamo ad Einstein, Maxwell e Newton teletrasportati nel XXI secolo, con la possibilità di intervistarli.  Mettiamo sul piatto (d'argento) 3 domande:

1.) Gli studi scientifici, in particolare i suoi, hanno visto enormi applicazioni, pensa si possa fare di più?

Maxwell: Le onde elettromagnetiche hanno un potenziale enorme, ho saputo legare la matematica con l’elettricità e il magnetismo. Voi ora avete la possibilità di parlare con qualcun'altro nello stesso istante, non è poco, anzi potete anche vedervi a grande distanza. La tecnologia da questo punto di vista ha fatto passi da gigante, ma credo che qualcosina si possa fare ancora di più. Aspetto il santo graal della fisica, l’unificazione di tutto, l’equazione che ci condurrà verso il creatore. Avevo già intuito la scoperta delle radio e dei cellulari, ma sugli smartphone forse siete stati bravi a mettere in pratica i miei studi se pur in alcuni casi incompleti.

Einstein: 'Temo che la tecnologia un giorno supererà la nostra interazione umana. Il mondo avrà una generazione di idioti '. Alcuni mi criticano per aver detto questa frase, però se vi guardate intorno osservate molte persone incollate ai loro telefoni cellulari. Se mangiate fuori con la famiglia, seduti in metropolitana, ma anche se andate in bicicletta, siete sempre attaccati ai vostri telefoni. Senza nulla togliere all'enorme potenza che avete in mano, lo Smartphone, che insieme ai computer rappresentano, forse, le due più grandi conquiste dell'epoca, ma forse se ne sta abusando.

Newton: Per quel che mi riguarda le mie teorie vanno a gonfie vele! Insieme ad altri studi possiamo fare cose che nei miei tempi erano inimmaginabili. Dalle mie teorie di ottica al lavoro pionieristico sulle leggi del moto e della gravità, ho costituito la base per la fisica moderna. Per tornare alla gravità: di che colore era la mela che mi è caduta in testa ? Le mie scoperte sono derivanti da studi e dibattiti con miei colleghi, e grazie alle mie capacità.

2.) Ci spieghi i suoi studi in breve?

Maxwell: Dopo il 1873, quando Thomas Young presentò i primi studi sulla luce, mi sentivo emozionato nel pubblicare una teoria che poi sarebbe stata utilizzata in maniera considerevole. Il mio lavoro ha sintetizzato i concetti di elettricità e magnetismo in un'unica teoria. La sua nuova teoria è stata giustamente chiamata una teoria dell'elettromagnetismo. Una previsione che proveniva dalle equazioni (di Maxwell) era che una carica muovendosi avanti e indietro in modo periodico creerebbe un campo elettrico oscillante. Questo campo elettrico potrebbe azionare un campo magnetico che cambia periodicamente, che a sua volta può causare il campo elettrico originale per continuare la sua oscillazione. Questa vibrazione reciproca ha permesso ai campi elettrici e magnetici di viaggiare attraverso lo spazio in forma di "onda elettromagnetica”. Le equazioni eleganti non solo unificano i concetti di elettricità e magnetismo, hanno anche messo in risalto il fenomeno familiare e tanto studiato della luce in un contesto che ha permesso agli scienziati di comprendere l'origine e i vari comportamenti. Il fatto che la luce si comporta come un'onda, lo dicono le mie equazioni; sarebbero passati altri trent’anni con il fisico qui presente, Einstein, per portare la luce ad una visione completamente diversa.

Einstein: Sono stato accreditato per le implicazioni della relatività come concetto oltre la scienza. Mentre il mio lavoro ha creato nuovi indirizzi di studio in fisica e astronomia rivoluzionari, l'impatto sulla vita quotidiana, la filosofia e la società sono stati molto più importanti. E' attraverso le conseguenze delle due teorie sulla relatività che sono veramente “risorto” in una varietà di pubblico e per molte ragioni. Pertanto, una delle conseguenze più straordinarie della relatività è realizzato: il tempo stesso è relativo! Il tempo è spesso concordato come l'unica cosa costante nel nostro universo, reinterpretando il nostro modo di vedere il mondo che ci circonda. Tale concetto ha radicalmente trasformato la scienza ed è diventato ampiamente riconosciuto che questa scoperta aveva in qualche modo influenzato la vita di tutti sul pianeta. A causa della mia fama e importanza dopo la pubblicazione delle mie teorie della relatività, divenni un eroe di tutti i giorni. Sorprendentemente, fui in grado di usare la mia influenza per commentare situazioni politiche sociali e nazionali come la guerra nucleare, l'istruzione e diritti umani.
L'universo che vediamo è solo un frammento nidificato in un senza tempo, piuttosto che un mondo materiale singolo magicamente sorto sopra qualche evento primordiale dal nulla. Esistono tutti gli universi senza inizio né fine nell'arena finale di tempo, e ogni momento che viviamo esiste per sempre.

Newton: Il mio Principia formulò le leggi del moto e di gravitazione universale che hanno dominato la scienza dell’universo. Derivando le Leggi di Keplero dalla sua descrizione matematica della gravità, e quindi utilizzando gli stessi principi per spiegare le traiettorie delle comete, le maree, la precessione degli equinozi, e altri fenomeni, ho rimosso gli ultimi dubbi sulla validità del modello eliocentrico del Sistema Solare. Questo lavoro ha anche dimostrato che il moto degli oggetti sulla Terra e dei corpi celesti possono essere descritti dagli stessi principi. Questi studi hanno contribuito, inoltre, a convincere la maggior parte degli scienziati europei continentali della superiorità della meccanica newtoniana sul sistema precedente di Cartesio. Non tutti sanno che condussi studi anche di carattere, diciamo non proprio scientifico. Ho saputo che alla fine di febbraio e ai primi di marzo del 2003, c'è stata una grande quantità di attenzione dei media in circolazione in tutto il mondo per quanto riguarda i documenti in gran parte sconosciuti e inediti, indicando l'ipotesi che il mondo sarebbe finito non prima del 2060. La storia ha raccolto una grande quantità di interesse pubblico e ha trovato la sua strada sulla prima pagina di diversi giornali diffusi, tra cui il britannico Daily Telegraph, il canadese National Post, Maariv di Israele e Yediot Aharonot, e inoltre è stato descritto in un articolo sulla rivista scientifica Canadian Journal of History. Vero o non vero, i miei documenti sono attualmente ospitati all'interno della Biblioteca Nazionale e Universitaria ebraica a Gerusalemme.  Gli ho scritti verso la fine della mia vita, intorno al 1705, un arco di tempo particolare dove ho stabilito l'uso del pieno titolo di Sir Isaac Newton, che non è poco.

3.) Qual è il futuro della tecnologia nel nostro pianeta?

Maxwell: La tecnologia farà passi da gigante, ci sono ancora tante cose da scoprire e mettere in pratica. Se poi vogliamo ispezionare l’universo dobbiamo muoverci ancora di più.  Il più grande progresso sarà nella capacità di manipolare la materia su scala atomica. Potremmo costruire molecole personalizzate e non solo. L’informatica in nanoscala che avanza, garantirà la possibilità di memorizzare le informazioni all'interno di orbitali elettronici e di spin. Sensori e computer saranno impiantati nel nostro corpo e incorporati nel tessuto stesso di ciò che indossiamo, nelle pareti della nostra casa e nei nostri luoghi di affari. Altri software e hardware robot ci aiuteranno nel nostro lavoro, il gioco e la manutenzione della casa. Le nostre caratteristiche fisiche agiranno come una "impronta digitale" per segnalare la nostra identità con l'elaborazione elettronica delle transazioni che regolano automaticamente il nostro patrimonio netto istantaneo. Tutto questo in un’opera di energia pulita visto che l’universo ne dispone in quantità illimitata e non siete riusciti a catturarla.

Einstein: Mi aggancio al discorso di James, se vogliamo far vivere questo pianeta c’è bisogno di fare un salto quantico politico-economico indirizzato verso una energia rinnovabile. Ho vinto il premio nobel per l’effetto fotoelettrico, cercate di utilizzarlo al meglio. La forza di gravità per molti anni era conosciuta come una forza misteriosa, azione a distanza tra corpi, con la relatività questa situazione è migliorata decisamente, molto più chiara non pensate ? L’energia dell’universo che ci piomba addosso è talmente vasta che, se catturata in maniera corretta, potrebbe alimentare molte installazioni. Sicuramente, nei prossimi anni scoprirete le onde gravitazionali, nella mia mente già c’è questa cosa ma voi ancora non la capite. Da lì in poi le onde gravitazionali viaggeranno in parallelo a quelle elettromagnetiche e come disse, credo, un vostro scienziato se vogliamo chiamarlo tale, “ne vedremo delle belle”. Pensate ai Vostri telefoni che si autoricaricano dall'energia proveniente dall'universo, non piacerà alle Vostre aziende però un pensierino potreste farlo. Per l’energia vi siete fatti scappare quell’ingegnere bravo, Tesla...pensateci su, l’energia che ci circonda è un patrimonio per questo pianeta. La scoperata delle onde gravitazionali aprirà una nuova strada della fisica che non vi potete nemmno immaginare, analizzare le onde gravitazionali ovvero messaggi dall'universo in grado di traspostare fino a noi informazioni uniche che altre fonti non sono in grado di fare.

Newton: I computer stanno decidendo tutto quanto, essi guideranno presto le vostre auto e permetteranno di fare complete diagnosi/operazioni mediche. Il completo sviluppo di questi computer servirà per poter intraprendere viaggi interstellari, cercando altri pianeti che possano ospitare la vita sulla terra. Anche se la tecnologia sta cambiando, il modo in cui scopriamo le nostre storie personali, le ragioni per cui la gente può iniziare a indagare, in primo luogo tutte queste cose sono rimaste le stesse. Curiosità, naturalmente, ma anche il senso della storia. Investire nei campi della scienza, della tecnologia, ingegneria e matematica è una priorità per qualsiasi paese che vuole rimanere competitivo nell'economia globale in evoluzione. Ho individuato teorie applicate poi all'universo, spiegando i movimenti del Sole e dei pianeti in un modo che non era mai stato fatto prima. Conosciamo ogni cosa del nostro pianeta, sfruttiamolo al meglio prima di passare ad altre soluzioni che possano distruggerlo.

3.    Conclusioni

I tre fisici avevano finito di discutere che dalla stanza entrò un signore con su un’etichetta scritto “N. Tesla”, il sorriso di Einstein catturò l’attenzione di Maxwell e Newton. Lui è un ingegnere, disse Einstein, anzi l’Ingegnere ribadì con forza. Peccato che il viaggio intertemporale sarebbe durato poco, ma quei tre insieme a Tesla avrebbe potuto risolvere i problemi energetici legati alla cattura dell’energia illimitata dell’universo. Peccato, avremmo potuto chiedere altre cose, se non portarli in qualche laboratorio per risolvere alcune questioni...Sarà per la prossima ? Può darsi che un giorno riusciremo a viaggiare nel tempo, la teoria della relatività prende in esame il fenomeno della dilatazione del tempo (per velocità prossime a quella della luce), fenomeno che sembrerebbe lasciare la porta aperta allo spostamento nel futuro.  Per ora è fantascienza. Un po meno le onde gravitazionali, la gravità, lì si potrebbe aprire una nuova era.

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13 Commenti

  1. Giovanni Di Maria Giovanni Di Maria 28 ottobre 2015
  2. Sebastiano.Salvati 28 ottobre 2015
  3. walterverdino 29 ottobre 2015
  4. Maurizio Di Paolo Emilio Maurizio 29 ottobre 2015
  5. Loris Serfeide Sichetti 30 ottobre 2015
  6. Andrea.Petrella 31 ottobre 2015
  7. Maurizio Di Paolo Emilio Maurizio 1 novembre 2015
  8. Alessandro Morgia Alessandro Morgia 2 novembre 2015
  9. Marco Giancola Marco Giancola 14 novembre 2015
    • Maurizio Di Paolo Emilio Maurizio 14 novembre 2015
  10. Luca.Capovilla 21 novembre 2015

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