In fisica, qual è il principio di relatività?
Il principio di relatività sostiene che le leggi della fisica funzioneranno allo stesso modo in condizioni simili, indipendentemente dalla posizione o dalla velocità di un osservatore. Il principio di relatività non deve essere confuso con le teorie della relatività generale o speciale, sebbene tali teorie utilizzino il principio come base. Queste teorie furono sviluppate nel 20 ° secolo; il principio di relatività è stato compreso molto prima e illustrato da Galileo in un famoso esempio noto come "nave di Galileo". L'applicazione del principio di relatività alla luce di Einstein ha portato alle sue rivoluzionarie teorie della relatività.
Per secoli, la scienza è stata vincolata dal modello tolemaico dell'universo, in cui si credeva che tutte le stelle e tutti i corpi planetari orbitassero attorno alla Terra. Copernico realizzò nel 1500 che il sole era un corpo centrale più probabile, ma questa convinzione fu contrastata dalle autorità religiose e scientifiche. Sostennero che se la Terra fosse in movimento, ciò avrebbe creato effetti che gli umani potevano osservare. Ad esempio, un oggetto caduto da un edificio sarebbe atterrato da qualche parte a ovest dell'edificio, perché il pianeta aveva ruotato verso est durante il periodo in cui l'oggetto stava cadendo.
Galileo, scrivendo nel 1632, confutò questa argomentazione con l'eloquente esperimento mentale "La nave di Galileo". In questo esempio, le persone che viaggiano su mari lisci su una nave veloce non sarebbero in grado di dire se la nave era in movimento o a riposo se fossero chiuso in una cabina senza finestre. Qualsiasi oggetto nella cabina, compresi gli insetti volanti, i pesci in una ciotola e una palla lanciata, si muoverebbe lo stesso indipendentemente dal movimento esterno della nave. In altre parole, il loro movimento sarebbe relativo al loro ambiente, non a fattori esterni. Lo stesso principio si applica alla Terra, motivo per cui le persone non vengono rovesciate dalla forza della rotazione del pianeta.
Sir Isaac Newton, lavorando più tardi nello stesso secolo, applicò il principio della relatività ad altri corpi planetari e alla meccanica del moto in generale. Questo lo ha aiutato a formare le sue teorie, che sono diventate la base per gran parte della scienza moderna. Nel corso dei secoli, la progressione della scienza è stata generalmente lontana dall'idea confortante che esiste un punto di riferimento stabile e immutabile da cui tutte le cose possono essere misurate. Invece, la scienza ha ripetutamente dimostrato che non esiste un punto di riferimento "fisso"; tutto deve essere misurato in relazione a qualcos'altro.
Anche all'inizio del XX secolo, molti scienziati credevano che lo spazio fosse riempito di un mezzo stabile chiamato "etere". Einstein e altri scienziati, tuttavia, si resero conto che il principio di relatività si applicava a tutte le leggi della fisica, portando a famose teorie della relatività. L'essenza di queste teorie è che la materia, l'energia, il tempo e persino lo spazio stesso non sono costanti ma possono cambiare nelle giuste condizioni. La velocità della luce, comprese Einstein, era l'unica costante universale che poteva essere usata per misurare e confermare queste teorie. Il modello classico della nave di Galileo è stato talvolta applicato alle astronavi per illustrare il principio, in cui il movimento di un oggetto nello spazio può essere misurato solo in relazione ad altri oggetti.