Page 147 - Fisica per non fisici

sommare alla velocità della luce c quella con la quale si muove la sorgente, un po’

come accadrebbe se lanciassimo un sasso verso destra correndo, sempre verso
destra, alla velocità di 7 Km/h. Se, da fermi, siamo in grado di lanciare quel sasso a
30 Km/h, siamo sicuri che correndo in quel modo la velocità impressa al sasso sarà

37 Km/h.
Questo è ciò che accadrebbe nel lancio di un sasso; invece, nel «lancio» di un
raggio luminoso le cose vanno diversamente: la propagazione della luce avviene
sempre alla velocità c, in accordo con quanto previsto dalle equazioni di Maxwell.
Tuttavia, come abbiamo appena visto, questa circostanza sperimentale è in contrasto

con quello che ci saremmo aspettati dalla legge di composizione delle velocità alla
quale siamo comunemente abituati.

Il principio di relatività

Il fatto che la velocità della luce non rispetti la legge di composizione delle velocità,
che ci sembra così ovvia, ci induce a pensare che proprio il modo di comporre le

velocità, che abbiamo eseguito con semplici addizioni e sottrazioni, debba essere
necessariamente modificato; almeno per le situazioni nelle quali è in gioco la
propagazione della luce.

D’altra parte, se la legge di composizione delle velocità fosse quella alla quale
abbiamo pensato fino a questo momento, ciò comporterebbe conseguenze – diciamo
pure – irragionevoli; secondo quello che discutiamo adesso. Precisamente, avremmo
una violazione del principio di relatività.
In cosa consiste questo principio? È molto semplice: consiste nell’assumere che

le leggi fisiche siano sempre le stesse in tutto l’Universo e in qualsiasi condizione ci
si possa trovare.
Certo, potremmo rinunciare a questo principio; ma in effetti, non si vede perché le

cose non debbano andare così. Peraltro ricordiamo che Galileo si era già accorto
della validità del principio di relatività per quanto riguarda i fenomeni meccanici.
Proprio in rispetto di questo principio, abbiamo per esempio verificato che le
leggi della meccanica sono le stesse tanto se siamo nel salotto di casa nostra quanto
se ci troviamo a bordo di un jet che vola a novecento chilometri l’ora.

Ebbene, vediamo cosa succede per la propagazione della luce e per questo
facciamo un po’ di fantascienza! Fantascienza? Sì, ma le considerazioni che faremo
sono del tutto rigorose.

Avete visto il film Indipendence day? In esso si racconta di una gigantesca astronave
aliena che trasporta un’intera civiltà extraterrestre con intenzioni non proprio
amichevoli nei nostri confronti. Ma stavolta pensiamo che gli alieni siano buoni e si
siano avvicinati alla Terra solo per compiere studi sulla propagazione della luce.