Vielbein - Relativity and other

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Some notes on Relativity and other arguments

Einstein Chases a Light Beam - le fonti

Queste note derivano dalla lettura dell'articolo di G. Weinstein e si limitano solo alle fonti che si hanno sull'esperimento mentale descritto da Einstein.
Qunado lo scienziato tedesco aveva l'eta di 16 anni&nbsp;- nel 1895 - ipotizz&ograve; un esperimento mentale che ha in nuce il principio di relativit&agrave;&nbsp;poi esposto nel famoso articolo del 1905. L'esperimento consiste nell'ipotizzare di viaggiare alla velocit&agrave; della luce e chiedersi come&nbsp;un tale osservatore possa descrivere un raggio di luce. La fisica classica ci dice che questo raggio di luce corrisponderebbe ad un'onda elettromagnetica statica, fenomeno che non si osserva in natura. Questa contraddizione indirizzo la ricerca del giovane Einstein gli anni seguenti.
Ma quali sono le fonti che descrivono questo esperimento menatle? La Weinstein ne elenca 4, che andiamo a riportare.
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<li style="text-align: justify;">1955, Autobiographische Skizze: nel marzo del 1955 Einstein riporta che "During this year in Aarau the following question came to me: if one chases a&nbsp;light wave with the speed of light, one would have in front of him a time independent&nbsp;wave field. Such a thing seems however not to exist! This was the first childish&nbsp;thought experiment that was related to the special theory of relativity"</li>
<li style="text-align: justify;">1946, Autobiographical notes: nell'autobiografia scientifica - scritta nel 1946 e pubblicata nel 1949 - Einstein ricorda che "reflections of this type [that a "radiation must, therefore, posses a kind of molecular structure"] made it clear to me as long as shortly after 00 [&hellip;] that neither mechanics nor electrodynamics could (except in limiting cases) claim exact validity.". Lavorando in contemporanea sul problema quantistico della radiazione e sull'elettrodinamica dei corpi in movimento "Gradually I despaired of the possibility of discovering the true laws by means of constructive efforts based on known facts." Einstein "came to the conviction that only the discovery of a universal formal principle could lead us to assured results", un principio universale simile a quello della termodinamica che impedisce il moto perpetuo. "After ten years of reflection such a principle resulted from a paradox upon which I had already hit at the age of sixteen: If I pursue a beam of light with a velocity c (velocity of light in a vacuum), I should observe such a beam of light as an electromagnetic field at rest though spatially oscillating. There seems to be no such thing, however, neither on the basis of experience nor according to Maxwell's equations." Einstein entra nel dettaglio dell'interpretazione corretta dell'esperimento, affermando "From the very beginning it appeared to me intuitively clear that, judged from the standpoint of such observer [who pursues a light beam with a velocity c], everything would have to happen according to the same laws as for an observer who, relative to the earth, was at rest. For how should the first observer know, or be able to determine, that he is in a state of fast uniform motion?"</li>
<li style="text-align: justify;">1947, Phillip Frank's report: prima del 1947 Einstein ripropose la descrizione dell'esperimento mentale a Philipp Frank, che lo inserir&igrave; nel suo libro del 1949. Secondo il resoconto fatto a Frank, Einstein, appena entrato al politecnico di Zurigo, era tormentato dalle problematiche che l'esperimento mentale (dell'anno precedente) generava: "Light is something that moves and moves very quickly. The speed of light is very&nbsp;high, but finite and known. Now, if someone with the same speed as that of light were&nbsp;to run after the light, he must have remained in line with the light. For him the light&nbsp;would not move. But can there be a "ray of light at rest"? That seems impossible.&nbsp;How can something be both moving and resting? If one desires to avoid this, the&nbsp;movement of light should not be defined as the movement of a body or as the&nbsp;propagation of waves in a medium. Otherwise one would be able to pursue after light&nbsp;and overtake it. But if it is not there and yet it is something real, what should we&nbsp;actually think of a beam of light?". Da questo resoconto si deduce che l'esperimento mentale crea difficolt&agrave; all'etere, nel senso che per evitare l'esistenza di un'onda elettromagnetica statica il moto di un raggio luminoso non pu&ograve; essere pensato come il moto di un'onda in un mezzo. Se il resoconto &egrave; valido, significa che Einstein a 16 anni aveva gi&agrave; presente un qualche principio di relativit&agrave;. Sicuramente intorno al 1895 Einstein era familiarit&agrave; con il principio di relativit&agrave; galileiano, perch&egrave; durante la preparazione all'esame di ingresso al Politecnico di Zurigo aveva sicuramente studiato il libro di Violle (Lehrbuch der physic) che lo utilizza nella sua trattazione della meccanica.</li>
<li style="text-align: justify;">1916/1945, Max Wertheimer's report: nel 1946&nbsp;Wertheimer incontr&ograve; Einstein per una lunga intervista che permise allo psicologo tedesco di interpretare da un punto di vista psicologico i processi mentali che portarono Einstein alla stesura dell'articolo del 1905. L'intervista fu pubblicata postuma nel 1945. Essa &egrave; suddivisa in atti ed il primo &egrave; quello che a noi interessa: "Act I. The beginning of the Problem.&nbsp;The problem started when Einstein was sixteen years old, a pupil in the Gymnasium (Aarau, Kantonschule). [&hellip;] The process started in a way that was not very clear, and is therefore difficult to describe &ndash; in a certain state of being puzzled. First came such questions as: What if one were to run after a ray of light? What if one were riding on the beam? If one were to run after a ray of light as it travels, would its velocity thereby be decreased? If one were to run fast enough, would it no longer move at all?... To young Einstein this seemed strange.&nbsp;The same light ray, for another man, would have another velocity". E' da notare che il resoconto di Wertheimer non cita in alcun modo le equazioni di Maxwell, come &egrave; indicato invece nella Autobiografia.</li>
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Da un punto di vista storico, il resonto di Frank sembra il pi&ugrave; attendibile. Per prima cosa Einstein nel 1895 arriv&ograve; all'esperimento mentale in una forma 'non verbale', che per&ograve; mise dubbi sulla validit&agrave; dell'ipotesi dell'etere, dubbi che approfond&igrave; negli anni del Politecnico dove studi&ograve; i contributi principali dei fisici dell'800.