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Una sfida: divulgare la Relatività
I RICERCATORI
GALLERIA MULTIMEDIALE
APPROFONDIMENTI
La Relatività in Italia tra Ricerca e Conoscenza
Intervista a Mauro Francaviglia, professore ordinario del Dipartimento di Matematica dell'Università degli Studi di Torino e co-direttore dell'Evolutionary Systems Group (E.S.G.) dell'Università della Calabria.Visualizzare lo Spaziotempo della Relatività Speciale
Contributo che tenta di dare una definizione di "Spazio" e di "Tempo", attraverso la "Teoria della Relatività Ristretta" di Albert Einstein.Il Video e il Prodotto Multimediale "E=mc²"
Presentazione del filmato e del prodotto multimediale sulla "Teoria della Relatività Speciale", realizzati dal gruppo del prof. Mauro Francaviglia in occasione del "WYP 2005 - Anno Mondiale della Fisica" dell'UNESCO.L'Anno Mondiale della Fisica e il Pirelli Relativity Challenge
Le celebrazioni dell'Anno Mondiale della Fisica 2005 dell'UNESCO, dedicate al centenario dell'Annus Mirabilis di Albert Einstein.La nascita della Relatività Speciale
Un contributo storico-scientifico sulla nascita e lo sviluppo della "Relatività Speciale".Perché la Relatività Speciale
Come la "Relatività Speciale" ha rivoluzionato la Fisica, segnando profondamente anche le altre discipline scientifiche e umanistiche.Glossario
Un mini dizionario della Fisica e della Relatività per chiarire e approfondire alcune nozioni fondamentali.CLASSIFICAZIONE
- Disciplina: Scienze fisiche
La più celebre formula della Relatività elaborata da Albert Einstein.
La Teoria della Relatività Speciale ha lo scopo principale di descrivere le relazioni che esistono tra le misurazioni effettuate da osservatori in moto con diverse velocità. In particolare essa ci insegna a prevedere cosa realmente vedrà un osservatore che si muove rispetto a noi, una volta che a noi sia noto cosa noi vediamo esattamente. Le novità introdotte dalla Teoria della Relatività Speciale sono sensibili e sensibilmente differenti da quelle della Fisica di Galileo, a noi più familiare, solamente quando le velocità coinvolte sono molto elevate, cioè comparabili con la velocità della luce nel vuoto (circa 1 miliardo di km/h).
Queste "strane" conseguenze della Teoria sono da molti anni facilmente osservabili nei moderni laboratori di Fisica, sebbene esse sfuggano alla percezione quotidiana. In ormai più di un secolo, infatti, ogni singola previsione della teoria è stata ampiamente confermata degli esperimenti e dalle osservazioni, rendendo di fatto la Teoria della Relatività Speciale una delle teorie più accurate della Fisica di tutti i tempi. Essa, tra l'altro, è alla base sia delle correnti interpretazioni dei fenomeni elettromagnetici (onde radio, luce e ogni altra forma di radiazione elettromagnetica), sia delle correnti teorie delle particelle elementari, sia della Fisica Atomica e Nucleare.
Tra le principali caratteristiche della Teoria vi è la definizione operativa di "contemporaneità di due eventi" che avvengono in punti diversi dello spazio, nonché della lunghezza relativa "misurata" degli oggetti in movimento. Questa nuova (e rivoluzionaria) definizione si rende necessaria in seguito alla constatazione che la luce (al pari di qualunque altro segnale fisico) si propaga con una velocità finita costante ed indipendente sia dall'osservatore sia dallo stato di moto della sorgente, risultando così la massima velocità fisicamente raggiungibile.
Ricorrendo, come è necessario, all'uso di alcuni strumenti matematici relativamente semplici si possono subito dedurre teoricamente gli effetti più rivoluzionari della Teoria: gli oggetti in movimento risultano più corti nella direzione del movimento rispetto a quando essi sono fermi. Analogamente, gli orologi in movimento scandiscono un tempo che fluisce più lentamente. Finalmente le masse degli oggetti in movimento crescono al crescere della velocità, sì che un oggetto di massa m racchiude dentro di sé un'enorme energia, calcolata dalla celebre formula "E=mc²", dove c indica la velocità della luce nel vuoto. E... "nessun segnale può viaggiare più veloce della luce...".
Essa, tuttavia, presenta difficoltà intrinseche che ne rendono ostica la comprensione, spesso da parte degli stessi "addetti ai lavori". Va da sé, allora, che divulgare la Relatività sia un compito tra i più ardui, ma anche uno dei più intriganti. Le fila di coloro che già si sono cimentati con tale compito sono folte, non senza la presenza di eminenti studiosi tra di essi. Può quindi apparire pretenzioso un ulteriore tentativo.
Ciò che muove il gruppo coordinato dal prof. Mauro Francaviglia dell'Università di Torino e dell'E.S.G. (Evolutionary Systems Group) dell'Università della Calabria, è senz'altro il gusto della sfida, accompagnato però dalla consapevolezza di una nuova opportunità: quella di impiegare strumenti comunicativi di grande potenza e impatto, il cui sapiente utilizzo, accanto alla riconosciuta solidità scientifica della scuola, costituisce un'occasione irrinunciabile.
Il progetto è ambizioso e alto: combinare competenze che provengono da discipline diverse - ovviamente la Fisica, la Matematica, ma anche la Scienza della Comunicazione Multimediale e le Arti Grafiche - allo scopo di approdare ad un prodotto tecnologicamente avanzato che sia fruibile da chiunque, rifuggendo al contempo dalle eccessive semplificazioni pur rimanendo rigoroso dal punto di vista scientifico.
In altri termini la sfida è divulgare un argomento cosí complesso ed avanzato come la Relatività, fornendo elementi di comprensione, possibilmente autentica, senza pretendere che gli utenti si trasformino in tecnici ma anche senza abdicare sul versante della precisione.
Queste "strane" conseguenze della Teoria sono da molti anni facilmente osservabili nei moderni laboratori di Fisica, sebbene esse sfuggano alla percezione quotidiana. In ormai più di un secolo, infatti, ogni singola previsione della teoria è stata ampiamente confermata degli esperimenti e dalle osservazioni, rendendo di fatto la Teoria della Relatività Speciale una delle teorie più accurate della Fisica di tutti i tempi. Essa, tra l'altro, è alla base sia delle correnti interpretazioni dei fenomeni elettromagnetici (onde radio, luce e ogni altra forma di radiazione elettromagnetica), sia delle correnti teorie delle particelle elementari, sia della Fisica Atomica e Nucleare.
Tra le principali caratteristiche della Teoria vi è la definizione operativa di "contemporaneità di due eventi" che avvengono in punti diversi dello spazio, nonché della lunghezza relativa "misurata" degli oggetti in movimento. Questa nuova (e rivoluzionaria) definizione si rende necessaria in seguito alla constatazione che la luce (al pari di qualunque altro segnale fisico) si propaga con una velocità finita costante ed indipendente sia dall'osservatore sia dallo stato di moto della sorgente, risultando così la massima velocità fisicamente raggiungibile.
Ricorrendo, come è necessario, all'uso di alcuni strumenti matematici relativamente semplici si possono subito dedurre teoricamente gli effetti più rivoluzionari della Teoria: gli oggetti in movimento risultano più corti nella direzione del movimento rispetto a quando essi sono fermi. Analogamente, gli orologi in movimento scandiscono un tempo che fluisce più lentamente. Finalmente le masse degli oggetti in movimento crescono al crescere della velocità, sì che un oggetto di massa m racchiude dentro di sé un'enorme energia, calcolata dalla celebre formula "E=mc²", dove c indica la velocità della luce nel vuoto. E... "nessun segnale può viaggiare più veloce della luce...".
Divulgare la Relatività
La Teoria della Relatività di Einstein è indubitabilmente una delle più affascinanti e geniali costruzioni del pensiero umano di tutti i tempi. Sarebbe quindi bello che potesse goderne chiunque.Essa, tuttavia, presenta difficoltà intrinseche che ne rendono ostica la comprensione, spesso da parte degli stessi "addetti ai lavori". Va da sé, allora, che divulgare la Relatività sia un compito tra i più ardui, ma anche uno dei più intriganti. Le fila di coloro che già si sono cimentati con tale compito sono folte, non senza la presenza di eminenti studiosi tra di essi. Può quindi apparire pretenzioso un ulteriore tentativo.
Ciò che muove il gruppo coordinato dal prof. Mauro Francaviglia dell'Università di Torino e dell'E.S.G. (Evolutionary Systems Group) dell'Università della Calabria, è senz'altro il gusto della sfida, accompagnato però dalla consapevolezza di una nuova opportunità: quella di impiegare strumenti comunicativi di grande potenza e impatto, il cui sapiente utilizzo, accanto alla riconosciuta solidità scientifica della scuola, costituisce un'occasione irrinunciabile.
Il progetto è ambizioso e alto: combinare competenze che provengono da discipline diverse - ovviamente la Fisica, la Matematica, ma anche la Scienza della Comunicazione Multimediale e le Arti Grafiche - allo scopo di approdare ad un prodotto tecnologicamente avanzato che sia fruibile da chiunque, rifuggendo al contempo dalle eccessive semplificazioni pur rimanendo rigoroso dal punto di vista scientifico.
In altri termini la sfida è divulgare un argomento cosí complesso ed avanzato come la Relatività, fornendo elementi di comprensione, possibilmente autentica, senza pretendere che gli utenti si trasformino in tecnici ma anche senza abdicare sul versante della precisione.
Il volto di Albert Einstein realizzato in grafica tridimensionale.
L'uso degli strumenti multimediali
Il limite più evidente degli strumenti "classici" della Comunicazione e Divulgazione Scientifica (ossia i libri, gli articoli, ma anche i programmi televisivi e talvolta addirittura i corsi tenuti da docenti) è quello di non permettere al fruitore di interagire con essi, se non in maniera molto limitata. E questo si traduce nella scarsa capacità di tali mezzi di stimolare la curiosità e il gusto dell'autosperimentazione, perché l'"ascoltatore" o il "lettore" sono pur sempre soggetti passivi.Diverso è il caso della Comunicazione Multimediale Interattiva, la quale per sua natura conferisce un ruolo attivo al destinatario. Se questa peculiarità è di grande interesse in qualsiasi ambito, essa diventa assolutamente cruciale in quello scientifico, giacché la Scienza non è semplicemente l'insieme dei fatti che l'Uomo ha compreso e che vuole comunicare o insegnare, ma anche quello degli atteggiamenti critici e problematici che li accompagnano.
Dalla comunicazione sequenziale e unidirezionale, i nuovi media consentono di passare a quella che può essere definita la "metafora del laboratorio", dove si fa, si sperimenta, si torna sui propri passi con spirito critico, si impara sbagliando e giocando, e soprattutto dove l'acquisizione di nuova conoscenza avviene rispetto al confronto con la realtà. La vera Scienza nasce da questo rapporto. Essa è questo rapporto.
Una strada affollata?
Ovviamente queste considerazioni non sono (del tutto) originali; fortunatamente hanno già mosso individui e gruppi di persone a percorrere la strada della Divulgazione Scientifica Multimediale. In rete, per esempio, si trovano innumerevoli piccoli laboratori (in genere realizzati per mezzo dei cosiddetti applets) che di certo forniscono strumenti interessanti per l'Insegnamento. Didattica e Divulgazione, tuttavia, non sono esattamente la stessa cosa. La prima si rivolge tipicamente ad utenti omogenei per preparazione, spesso spinti da forti motivazioni (personali o imposte). D'altra parte queste caratteristiche non sono plausibili (né forse auspicabili) in un ambito divulgativo. Serve quindi una strategia diversa, appositamente pensata.E=mc^2
Da queste premesse nasce "E=mc^2", prima realizzazione di una serie di oggetti e/o eventi multimediali in preparazione presso il gruppo coordinato dal prof. Mauro Francaviglia: "Vogliamo quindi sottolineare come il rapporto dialettico tra realtà ed investigatore sia l'aspetto fondante dell'avventura che abbiamo intrapreso nell'ambito della divulgazione. Più precisamente crediamo che la Divulgazione, la Visualizzazione e la Comunicazione debbano porsi il problema di guidare l'esperienza dell'utente perché acquisisca un modello mentale della realtà che deve essere poi messo alla prova e quindi sopravvivere o venire superato. La Divulgazione Scientifica si pone esattamente a metà strada tra il manuale tecnico (come collezione di nozioni da imparare) e la ricerca di laboratorio. La nozione da imparare non è il fine ultimo della Divulgazione Scientifica perché se assunta acriticamente, per quanto accurata, non comunica la vera essenza dell'esperienza scientifica, che si accompagna inevitabilmente (si deve accompagnare) a tutte le esperienze che corroborano il fatto. D'altro canto, l'utente della Divulgazione verosimilmente non è pronto ad affrontare autonomamente un ambiente di ricerca completamente libero. Da qui la nostra convinzione che la Divulgazione debba essere un'esperienza guidata. Il prodotto da noi pensato e progettato, e già in gran parte sviluppato, prevede tre fasi di lavorazione. Le prime due costituiscono un'esperienza guidata nella teoria della Relatività Speciale e nel concetto di Spaziotempo ad essa legata. In particolare il progetto della prima fase è partito in occasione del Pirelli Relativity Challenge 2005 che imponeva un limite temporale di cinque minuti. Durante lo sviluppo ci è apparso chiaro che tali limiti erano in gran parte incompatibili con l'obiettivo di fornire qualche competenza in più rispetto alla semplice comunicazione dei principî della teoria. Per questo abbiamo deciso di sviluppare anche una versione più ampia (circa 20 minuti) in cui oltre ai principî della Relatività Speciale saranno trattate alcune idee circa le motivazioni che hanno portato a proporre e ad accettare la teoria, nonché a come la teoria si colloca nel più vasto panorama della Fisica Teorica odierna. La terza parte affronterà esattamente l'essenza stessa della Teoria della Relatività Generale; non solo comunicare gli aspetti caratteristici di questa teoria (relatività dei tempi e problemi di sincronizzazione e misura) ma anche tentare di fornire gli strumenti concettuali, almeno quelli che prescindono da una approfondita conoscenza matematica, che stanno alla base della visione einsteiniana del mondo".(A cura di: Lorenzo Fatibene, Mauro Francaviglia, Silvio Mercadante, Dipartimento di Matematica, Università degli Studi di Torino e Marcella Giulia Lorenzi, E.S.G. - Evolutionary Systems Group, Università della Calabria)
