Cavalcare un raggio di luce (1895)
A 16 anni, Einstein immaginò di inseguire un raggio di luce alla sua stessa velocità. Cosa avrebbe visto? Secondo le equazioni di Maxwell, un osservatore stazionario dovrebbe vedere un'onda elettromagnetica ferma, ma tali equazioni non ammettono questa soluzione. La contraddizione tormentò Einstein per 10 anni, finché non trovò la soluzione: non si può viaggiare alla velocità della luce perché il tempo e la lunghezza si trasformano in modo tale che la velocità della luce sia sempre c, per tutti gli osservatori. Nacque così la relatività ristretta.
L'ascensore in caduta (c. 1907)
Il 'pensiero più felice' di Einstein: un uomo in caduta libera in un ascensore non può dire, dall'interno, se stia cadendo in un campo gravitazionale o se stia fluttuando nello spazio vuoto. Gravità e accelerazione sono localmente indistinguibili: è il principio di equivalenza. Partendo da questo esperimento mentale, Einstein dedicò 8 anni a sviluppare la matematica dello spaziotempo curvo: la relatività generale.
Il paradosso dei gemelli
La relatività ristretta prevede che un gemello che viaggia quasi alla velocità della luce in un viaggio di andata e ritorno invecchi meno di quello rimasto a casa; gli orologi in movimento rallentano. Sembra paradossale perché ogni gemello vede l'altro in movimento. La soluzione: il gemello viaggiatore subisce un'accelerazione (cambiando direzione), rompendo la simmetria. L'asimmetria è reale ed è stata confermata sperimentalmente con orologi atomici.
Venti domande, otto minuti di orologio e un percentile misurato su tutti quelli che l’hanno fatto. Senza registrazione.
Fai il test del QI →EPR (1935)
Einstein, Podolsky e Rosen pubblicarono un esperimento mentale sostenendo che la meccanica quantistica dovesse essere incompleta: se due particelle interagiscono e poi si separano, misurarne una influenza istantaneamente ciò che possiamo sapere dell'altra, indipendentemente dalla distanza. O la meccanica quantistica è incompleta (esistono variabili nascoste) o qualcosa viaggia più veloce della luce. Einstein preferiva le variabili nascoste. Il teorema di Bell (1964) ed esperimenti successivi hanno dimostrato che le variabili nascoste (del tipo locale preferito da Einstein) non possono esistere.
Domande frequenti
Qual è stato l'esperimento mentale più importante di Einstein?
Einstein descrisse il suo 'pensiero più felice' come l'immaginare un uomo in caduta libera in un ascensore, incapace di percepire la gravità. Questo principio di equivalenza — che la massa gravitazionale e quella inerziale sono identiche, e che la gravità è localmente indistinguibile dall'accelerazione — divenne il fondamento della relatività generale.
Che cos'è il paradosso dei gemelli?
Il paradosso dei gemelli è un esperimento mentale in cui un gemello viaggia a una velocità prossima a quella della luce in un viaggio di andata e ritorno mentre l'altro rimane a casa. La relatività prevede che il gemello viaggiatore invecchi meno. Sembra paradossale perché ognuno vede l'altro muoversi, ma l'accelerazione del gemello viaggiatore (cambiando direzione) rompe la simmetria e rende l'invecchiamento asimmetrico reale e misurabile.
Che cos'è il paradosso EPR?
Il paradosso EPR (Einstein-Podolsky-Rosen) del 1935 sosteneva che la meccanica quantistica dovesse essere incompleta: le misurazioni su particelle correlate sembrano influenzarsi istantaneamente a qualsiasi distanza. Einstein riteneva che ciò richiedesse variabili nascoste che rendessero la meccanica quantistica incompleta. Il teorema di Bell del 1964 e gli esperimenti successivi hanno dimostrato che le variabili nascoste locali non possono spiegare le correlazioni quantistiche e che l'entanglement quantistico è reale.