E mc2 (E=mc²): Cos’è e Cosa Significa

E mc2 (E=mc²) Cos'è e Cosa Significa

Albert Einstein

E mc2 (E=mc²) è una formula tanto semplice quanto complessa, che ha rivoluzionato il pensiero scientifico e contraddistinto la storia delle materie scientifiche, fisiche e matematiche nei secoli successivi alla sua ideazione, all’inizio del secolo scorso, precisamente nel 1905: un allora giovanissimo Albert Einstein, fisico e filosofo tedesco, nato a Ulma nel 1879 (14 marzo), teorizzò questa e altre teorie, sconvolgendo completamente lo scibile umano.

E mc2 (E=mc²) è la teoria della Relatività Ristretta partorita dal suo genio con l’ambiziosa volontà di descrivere l’essenza del mondo e dell’universo in un’unica semplice equazione. Ciò che vediamo, percepiamo, tocchiamo, respiriamo, e tutte le creature viventi (compresi noi) esistono perché l’equazione è vera e si riferiscono a essa. Da questo concetto, è comprensibile capire la definizione data di “Relatività” per determinare un termine di paragone universale di cui parleremo nei prossimi capitoli descrittivi.

Insignito prima della cittadinanza svizzera e poi di quella statunitense, il 1905 fu il suo annus mirabilis (tradotto dal latino =anno meraviglioso, miracoloso), poiché pubblicò quattro articoli innovativi nei quali descrisse sue dimostrazioni che mutarono radicalmente il paradigma d’interpretazione della realtà fisica, materia con la quale descriviamo la realtà conoscibile e le leggi a cui i vari elementi sono soggetti.

Gli scritti toccarono tre grandi aree della fisica:

  • Validazione del “quanto di Planck”, spiegando l’effetto fotoelettrico dei metalli;
  • Diede una valutazione quantitativa della teoria del moto browniano, soffermandosi sull’ipotetica aleatorietà di questo, chiaramente in dissonanza con la volontà di dare un peso al moto;
  • Descrisse in due scritti, la teoria della relatività ristretta (E=mc²) prima della relatività generale, elaborata dieci anni dopo.

Nel 1921 fu insignito del Nobel per la fisica per la spiegazione dell’effetto fotoelettrico, basato sulla composizione della radiazione elettromagnetica di “Quanti” discreti di energia (rinominati poi Fotoni), contributo poi divenuto fondamentale per lo sviluppo della Meccanica omonima (Quantistica). Divenne famoso in tutto il mondo, un fenomeno PoP e culturale, grazie anche all’originalità della sua teoria della relatività, la quale colpiva tantissimo l’immaginario collettivo e s’inseriva in un contesto molto difficile, tra i due Grandi conflitti mondiali. Per uno scienziato, quella fama fu insolita ma Einstein, dall’alto del suo genio, cavalcò quest’onda, divenendo anche un mattatore, alla stregua dei più grandi divi dello spettacolo.

Di lui ricordiamo i famosi ritratti con la linguaccia e la capigliatura molto particolare, quasi complessamente trasandata: nell’iconografia classica, il suo viso divenne lo stereotipo del genio eclettico e dell’intelligenza applicata.

Nato da una famiglia ebraica benestante, nei primi anni di vita frequentò una scuola cattolica e studiò violino: a cinque anni il padre gli mostrò una bussola e lui rimase molto colpito, rendendosi conto dell’effetto sull’ago da parte di una forza che agiva nel vuoto e che non era visibile.

La credenza secondo la quale il suo profitto in matematica fosse scarso, è un’errata convinzione: i problemi del giovane Albert riguardarono il suo rapporto con i metodi d’insegnamento e gli insegnanti tedeschi, entrando spesso in conflitto con le loro credenze sbagliate e legate a un certo tipo di sottocultura presente in quell’epoca.

Nonostante una vita non sempre facile e non sempre piena di successi, come si potrebbe credere, riesce a essere riconosciuto sia dal mondo accademico (insegna in cattedre prestigiose statunitensi), sia da quello popolare, dopo il suo primo lavoro all’ufficio brevetti di Berna nel quale realizza e copre da tutela anche diverse invenzioni (ad esempio un refrigeratore).

Anche se tacciato molto spesso di ateismo, di lui si ricordano frasi celebri come “Dio non gioca a dadi con il mondo” che ne hanno contraddistinto il pensiero giudaico-cristiano non proprio conforme ai dogmi tradizionalmente riconosciuti all’epoca.

Al momento della sua morte, nel 1955, dona il suo corpo alla scienza e il patologo che effettuò l’autopsia rimosse il cervello, conservandolo a casa propria nella formalina per circa 30 anni; i parenti acconsentirono poi a che venisse sezionato e diviso in 240 parti e consegnato per lo studio a biologi per la ricerca.

Al suo genio è dedicato un elemento chimico denominato “einstenio”, un asteroide, un cratere lunare, l’unità di misura dell’Energia raggiante e un osservatorio astronomico, solo per citarne alcuni.

Cosa Significa E mc2 (E=mc²)

E mc2 (E=mc²), come abbiamo anticipato, è la Teoria della Relatività Ristretta, formulata da Albert Einstein e ha definito una vera e propria scissione rispetto al passato, coinvolgendo numerose discipline e il pensiero scientifico degli anni a venire. Anche ai giorni nostri ancora si parla e si discute di questa teoria e della relatività in generale, coinvolgendo fisici e scienziati che cercando di supportare nuove dimostrazioni e applicazioni derivanti da questa semplice equazione:

  • E=mc²

La formula della relatività ristretta è composta di soli tre componenti, due variabili e una costante (ovvero un parametro fisso):

  • E: misura l’energia, senza qualificare il tipo, ma solo la quantità;
  • m: misura la massa;
  • c: costante, rappresenta la velocità della luce.

Nella formula, la velocità della luce è elevata al quadrato: letteralmente, l’energia è uguale alla massa moltiplicata per il quadrato della velocità della luce.

Tutto molto avvincente, ma a livello pratico come si riflette semplicemente questa equazione nel mondo fisico che conosciamo? Pur essendo una piccola formula, l’equazione verificata e vera comporta eventi sia distruttivi, sia creativi, visto l’altissimo livello di energia in gioco e il principio in base al quale tutto è basato sull’energia stessa.

Consideriamo un corpo (non un essere umano, ma un oggetto fisico di un qualunque tipo); avremo questi risultati:

  • E: l’energia che ha questo corpo ovvero quella che è in grado di liberare, creare.
  • m: la massa corrisponde alla proprietà fisica del corpo, in stato di riposo (non alterato da altri parametri) ed esprimibile in chilogrammi.
  • c: la velocità della luce equivale a 299.792,458 km/s (chilometri al secondo), qualcosa di inimmaginabile.

Il ragionamento è molto complesso, difficile da simulare e comprendere appieno, ma cercheremo di semplificare le ripercussioni che derivano da questo assioma: Einsten afferma che l’Energia di un qualsiasi corpo fisico corrisponde alla massa, quando questa raggiunge una velocità incredibile (quella della luce elevata al quadrato).

Da una semplice operazione matematica, possiamo anche ricavare quest’altro principio sempre veritiero:

  • m=E/c²

Indi per cui l’energia si può trasformare in massa e la massa può trasformarsi in energia.

Un corpo, ad esempio un pianeta, con una massa intrinseca, potrebbe disintegrarsi, o meglio, trasformarsi in un enorme quantitativo di energia ,se dovesse raggiungere la velocità della luce elevata al quadrato. In base al principio della Legge della Conservazione della Massa legata alla Meccanica Classica, originata dal postulato di Lavoiser, secondo il quale “Nulla si crea, nulla si distrugge e tutto si trasforma”, la massa non scomparirà, ma si trasformerà in qualcosa d’altro, nel nostro caso in energia.

Come abbiamo visto, inoltre, se vera la teoria della relatività ristretta, l’energia stessa divisa per il quadrato della velocità della luce, diviene materia con massa legata alla quantità stessa di E: tutto questo semplicemente significa che, apparentemente dal nulla, basta un qualsiasi tipo di energia e la costante della velocità della luce per creare la materia, un corpo fisicamente individuabile e con caratteristiche determinate.  Una cosa apparentemente fantascientifica.

Questa è semplicemente fisica applicata ed è stata la base da cui molti fisici hanno teorizzato diversi approcci all’origine dell’Universo, compresa la teoria del Big Bang, di norma ritenuta tutt’oggi la più valida. Il Big Bang descrive la genesi dell’intero Universo, a un dato momento, in seguito all’esplosione di un unico corpo concentrato, ad altissima densità dovuta alla forza di gravità immensa (simile a quella teorizzata per i cosiddetti buchi neri) e all’altissima temperatura interna (energia termica), espandendosi poi nello spazio vuoto a una velocità elevatissima. Secondo questa teoria, l’energia avrebbe originato la materia, i pianeti, le galassie e tutti i corpi presenti nell’universo, da un’unica, sola massa.

Alcuni fisici teorizzano, inoltre, la possibilità che l’Universo in continua espansione, tenderà, di nuovo a implodere, ritornando allo stato originario e provocando un nuovo Big Bang al momento in cui la pressione e la temperatura raggiungeranno un punto critico, risultando in una nuova trasformazione, da materia, di nuovo in pura energia.

Tutti processi velocissimi: parliamo di milionesimi di miliardesimi di miliardesimi, di miliardesimi di secondo. Un attimo dopo il Big Bang, tutto era già accaduto.

L’Universo in contrazione è solo una teoria non verificata per ora o suffragata da strumenti e analisi possibili con i mezzi a disposizione: in realtà alcuni studiosi parlano di un universo in continua espansione e l’infinito spazio sembrerebbe avallare questa ipotesi, escludendo la possibilità d’implosione e un nuovo Big Bang che ritrasformi materia in energia.

Questo non vuole essere un testo di fisica e non ha la presunzione di soddisfare le esigenze degli studiosi anche perché non basterebbe un’intera enciclopedia per spiegare tutte le ripercussioni e descrivere la relatività ristretta: speriamo solo di aver incuriosito il lettore e semplificato concetti che di semplice non hanno molto.

Come affermava Einstein:” Due cose sono infinite: l’Universo e la stupidità umana, ma riguardo l’Universo ho ancora dei dubbi”.

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