Page 39 - Un fisico in salotto

E se non usiamo il laser tascabile?

Come si è arrivati, con Einstein, alla formulazione della Teoria della Relatività?
Una delle prime indicazioni viene dal fatto che la legge galileiana di
composizione delle velocità deve essere necessariamente modificata per tenere
conto di una circostanza sperimentale di fondamentale importanza e cioè che la
velocità della luce ha sempre lo stesso valore, comunque noi la misuriamo.

In effetti il valore di 300.000 Km/s è quello che abbiamo trovato facendo un
esperimento con il nostro piccolo laser.
Ora però vogliamo misurare la velocità della luce che proviene dalla Luna o dal
Sole o dalle stelle.
Per fare questo basta orientare l’apparato sperimentale di Fizeau in modo che sia
allineato con il corpo celeste che vogliamo considerare. Possiamo spostare gli
strumenti oppure deviare la luce proveniente dallo spazio con uno specchio, in modo

da farla poi passare per gli interstizi della ruota dentata.
Utilizzando come sorgente luminosa la Luna o il Sole, ci aspettiamo di ottenere lo
stesso valore di 300.000 Km/s. Infatti sia la Luna che il Sole sono molto vicini alla
Terra e se ne stanno sempre ‘fermi là’, a circa 400.000 chilometri oppure a 150
milioni di chilometri da noi rispettivamente: non c’è differenza con l’utilizzazione
del laser che è fermo nel nostro laboratorio.

La situazione è però diversa per le stelle che vediamo brillare di notte. Le stelle ci
appaiono ‘sempre là’, come la Luna o il Sole ma ciò è dovuto soltanto alla loro
enorme distanza dalla Terra. In realtà esse si spostano a grande velocità rispetto a
noi. Per esempio, la stella Vega, che è la stella più brillante della costellazione della
Lira, si avvicina al sistema solare a una velocità di circa 21 Km/s.
Con che velocità arriva a noi la luce emessa da Vega? Se valesse la composizione
galileiana delle velocità dovremmo aspettarci il valore di 300.021 Km/s, non c’è

dubbio; tanto se pensassimo che è Vega ad avvicinarsi a noi quanto se pensassimo
che siamo noi ad avvicinarci a Vega.
Facciamo infatti questa analogia: supponiamo di riuscire a colpire un certo
bersaglio con un sasso che sappiamo lanciare a 30 Km/h. Se corriamo a 7 Km/h
verso il bersaglio, il sasso lo colpirà a 37 Km/h. Altrettanto, se siamo fermi ma è il

bersaglio a correre verso di noi a 7 Km/h, anche in questo caso il sasso arriverà sul
bersaglio a 37 Km/h. La composizione delle velocità si ottiene sempre con una
somma (o una sottrazione) proprio come, tornando a un nostro vecchio esempio, ci
sono i 3 Km/h di un passeggero da aggiungere ai 100 Km/h del treno per ottenere i
103 Km/h del passeggero rispetto alla superficie terrestre.
Invece, se eseguiamo sperimentalmente la misurazione della velocità della luce
che proviene da Vega, troviamo ancora 300.000 Km/s.
Ci accorgiamo dunque che la velocità della luce ha sempre lo stesso valore,

indipendentemente dal moto della sorgente rispetto all’osservatore. Per questo
motivo si dice in fisica che la velocità della luce è una costante universale.