Premessa
L'idea di relatività è implicita nei concetti intuitivi di spazio e tempo, cioè nelle misure delle relazioni tra oggetti. Si tratta di un'idea intuitiva di relatività, basata solo su concetti cinematici. É comunque questa idea che ha permesso ad Eraclide di immaginare che la terra compia un giro sul proprio asse, invece di pensare che la terra stia ferma e che l'intero universo compia un moto in senso opposto. Basandosi sulla stessa idea Aristarco di Samo riuscì a formulare un modello eliocentrico del sistema solare. Queste furono intuizioni geniali per i tempi, ma il fatto che fossero basate solo su un'idea "cinematica" di relatività, non permise loro di superare le critiche, di natura "dinamica", a cui erano sottoposte. Per esempio Tolomeo rifiutò l'ipotesi a causa della considerazione che essa avrebbe richiesto che la Terra ("l'essenza pesante") era in moto, in contrasto con il fatto che l'etere ("l'essenza leggera") era in quiete, esattamente contro le loro rispettive nature. Più praticamente egli rilevò che la superficie di una terra rotante si sarebbe dovuta di necessità muovere più velocemente delle nuvole che si librano nell'aria sopra la superficie terrestre, cosicché non si sarebbero mai dovute osservare nuvole che viaggiavano verso Est. Al più gli oggetti nei pressi della superficie terrestre avrebbero potuto essere trascinati dal moto della terra, ma non potevano in ogni caso avere la stessa velocità della terra, peggio ancora sorpassarla.
Al di là delle facili critiche che oggi si possono muovere a queste idee, la cosa essenziale è proprio il fatto che la relatività era stata pensata come una teoria puramente cinematica, mentre le obiezioni erano di natura dinamica. Solo quando fu sviluppata, da Galileo a Newton, una teoria dinamica della relatività, basata sul principio di inerzia, fu possibile risuscitare le idee di Aristarco (ma intanto erano passati duemila anni). L'idea fondamentale era non che il moto è relativo, ma che esiste una perfetta equivalenza operazionale tra sistemi di riferimento in moto relativo rettilineo ed uniforme.
Il principio di relatività entrò di nuovo in crisi quando, con la scoperta delle equazioni di Maxwell e il fatto che esse contenevano una velocità assoluta, la perfetta equivalenza operazionale dei sistemi di riferimento in moto relativo rettilineo ed uniforme fu rimessa in discussione, con il risorgere del concetto di etere.
L'idea di Einstein nel 1905 fu che invece la perfetta equivalenza operazionale dei sistemi inerziali era garantita anche se si includono fenomeni elettromagnetici, purché si faccia una radicale revisione dei concetti di spazio e tempo. In sostanza Einstein ripercorre la strada di Galileo e Newton: come quelli per superare le critiche di Tolomeo approfondirono il concetto di relatività dalla più banale idea di relatività del moto a quella di equivalenza operazionale dei sistemi inerziali, così Einstein per superare i problemi legati alla velocità delle onde elettromagnetiche, approfondisce ulteriormente il concetto di relatività con una radicale revisione dei concetti di spazio e di tempo.
Lo stesso Einstein comunque si accorse dei problemi di incompatibilità tra la risorta teoria della relatività e i concetti di inerzia dell'energia che pure erano stati ricavati da quella teoria. Queste considerazioni porteranno alla teoria della Relatività Generale: una nuova rinascita della relatività.
Nel frattempo era nata, o stava nascendo, la meccanica quantistica...
Lo scopo di questa monografia è quello di presentare una delle possibili introduzioni alla teoria della Relatività Ristretta. La linea seguita è quella di partire da un approccio storico (equazioni di Maxwell ed esperimento di Michelson Morley), per poi trattare gli aspetti essenziali del campo elettromagnetico. La relatività ristretta nasce con la scoperta delle onde elettromagnetiche e uno studio del campo elettromagnetico non è possibile, nemmeno a basse velocità, se si prescinde dalla teoria della relatività: per questo abbiamo scelto di trattare anche le formule per la trasformazione relativistica del campo. Non abbiamo invece potuto, per motivi di tempo, inserire cenni di dinamica relativistica, nonostante l'enorme influenza che la teoria della relatività ha sulla dinamica.
*Alcune delle idee qui esposte sono prese da http://mathpages.com