La Teoria della Relatività
Le nuove teorie che si basano sulla meccanica quantistica e sulla relatività di Einstein portano a conclusioni che non sono molto intuitive.
La fisica classica newtoniana si basava sui concetti di spazio e tempo assoluti e sulla geometria euclidea.
Lo spazio si misura col metro o con altre unità di misura lineari, e il tempo con l'orologio.
Questa visione del mondo, tuttavia, presuppone uno spazio e un tempo immutabili.
L'universo che emerge dalle teorie di Einstein è un universo curvo descritto dalle geometrie non euclidee.
Un corpo in movimento si contrae in funzione della sua velocità. Raggiungendo la velocità della luce, la massima possibile, esso riduce a nulla la sua lunghezza.
Lo spazio è perciò relativo, dipende dal sistema di riferimento che si assume.
Ma anche il tempo è relativo.
Un orologio in movimento rallenta il suo ritmo secondo la velocità con cui si muove.
Se un orologio viaggia alla velocità della luce si ferma.
Per questo se un astronauta potesse viaggiare alla velocità della luce, dopo un viaggio di pochi secondi, tornato sulla Terra la troverebbe invecchiata di molti anni.
Con la teoria della relatività spazio e tempo sono fusi in un solo concetto: lo spazio-tempo.
Quando si parla dell'universo e dell'astronomia, non si può prescindere dalle teorie della fisica che spiegano sia l'infinitamente piccolo che l'infinitamente grande.
La fisica dei quanti, o meccanica quantistica, è la nuova concezione della fisica che ha letteralmente rivoluzionato le conoscenze ottocentesche della fisica classica.
Tutto è nato dai semplici concetti di onde e di corpuscoli.
Per fare un esempio intuitivo è come quando osserviamo le onde del mare: le particelle di acqua si muovono verso l'alto e il basso e trasmettono energia cinetica a quelle vicine.
Come ha scoperto Plank gli scambi di energia tra materia e onde avvengono per pacchetti denominati quanti.
Ogni quanto possiede un'energia che è proporzionale alla frequenza dell'onda.
Einstein estese questa scoperta anche alla luce fatta di onde e di corpuscoli luminosi chiamati fotoni. In altre parole, nella fisica quantistica le particelle sono delle onde raggruppate in quanti.
La fisica classica definiva materia tutto ciò che possedeva una massa, allo stato solido, liquido o gassoso.
Oggi, invece, la materia viene concepita come formata da atomi e particelle subatomiche elementari.
Queste, secondo la fisica moderna, possiedono il duplice carattere di corpi solidi e di onde.
Le particelle elementari o subatomiche, come i protoni, gli elettroni e così via, possiedono delle cariche elettriche positive o negative.
L'antimateria si suppone costituita di particelle elementari che hanno cariche opposte a quelle della materia: gli antielettroni o elettroni positivi, gli antiprotoni o protoni negativi. La collisione di una particella di materia con una di antimateria produce un annichilimento con produzione di energia.