Questo mese abbiamo il piacere di dare il benvenuto a Claudio Moscardi. Molto noto nell'ambiente delle Onde Radio, stavolta l'Autore si diletta nell'onorare uno degli Scienziati più straordinari che la Fisica abbia mai avuto, Albert Einstein e l'anno 1905 quando videro la luce alcune Teorie di grande rilievo che Moscardi ci tratteggia insieme ad altri lavori di Einstein.
Non manca un accenno alla Teoria del Campo Unificato, un lavoro che copre oltre trent'anni ma che apparentemente non diede le soddisfazioni sperate al fisico tedesco. Ciò non esclude che fosse nel giusto e lo stesso possiamo dire nel caso della sua visione della Meccanica dei Quanti. Solo il futuro ci porterà la soluzione, quella che svariati Ricercatori ancora cercano sondando l'esattezza delle previsioni della Relatività di Einstein che, in effetti, mostra un altissimo livello di precisione dando da un lato soddisfazione ai Ricercatori e dall'altro creando loro qualche imbarazzo qualora cercassero di scovarne qualche punto debole che potrebbe servire per attaccarla alle radici a favore di altre Teorie che, attualmente, parrebbero riscuotere maggiore successo fra gli Scienziati. La Scienza, o la sua misurazione, sembra invece di diverso parere.

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Ho iniziato ad interessarmi di radio una quarantina d'anni fa. Molto formativo è stato il Radiolibro del Ravalico e un paio di riviste del ramo. Le prime autocostruzioni inziano nell'estate del 1965, orientandomi subito alla costruzione di strumenti. Dal 1969 mi sono interessato ai satelliti meteorologici in orbita polare, e la prima ricezione avviene nel marzo 1973 con un ricevitore autocostruito tramite il quale inviavo segnalazioni alla Nasa.
Dal 1977 mi sono interessato alle microonde che culmina con la costruzione di un ricevitore panoramico per la banda dei 10 GHz e dei 24 GHz. Dal 1984 mi interesso di VLF con un ricevitore/preselettore autocostruito.
Da circa 4 anni mi occupo dei radio precursori sismici.

Claudio Moscardi

Autore: Claudio Moscardi - I5KWO
(Associazione Ricerca e Sperimentazione)

CENTO anni fa, nel 1905, venne alla luce la più grande delle scoperte che doveva rivoluzionare il mondo scientifico: la Teoria della Relatività. Questa Teoria scardinò la meccanica classica e la relativa teoria matematica, che per due secoli, era stata universalmente accettata, quella proposta da Newton. Come dire che, come tutti sappiamo, 2+2=4, ma la nuova Teoria dice che questo non è vero. E ciò mandò in subbuglio il pensiero scientifico. Creatore della nuova Teoria era stato Albert Einstein, un fisico e matematico tedesco.

Einstein nasce a Ulm il 14 Marzo 1879 da una famiglia di origine ebraica. Il padre, Hermann Einstein, possedeva una piccola azienda che produceva macchinari elettrici. I ripetuti dissesti finanziari costrinsero Hermann a trasferirsi a Monaco, poi a Milano e infine a Berna. In Svizzera il figlio Albert si iscrisse al Politecnico di Zurigo, dove si laureò nel 1900. Dal 1902 lavorò presso l' Ufficio Brevetti di Berna. Nel 1911 si trasferì all'Università tedesca di Praga e l'anno successivo al Politecnico di Zurigo. Nel 1913 assunse la direzione del Kaiser Wilhelm Institut di Berlino. Negli anni successivi lavorava sodo per migliorare la sua Teoria della Relatività Generale e dalla prima metà degli anni venti si applicò allo studio della Teoria dei Campi, che portò avanti fino alla morte. A causa dell'antisemitismo fu costretto ad emigrare negli USA, dove gli venne offerta una Cattedra presso l'Institute for Advanced Study di Princeton, e qui morì il 18 Aprile 1955.
Einstein aveva 26 anni quando fece le prime pubblicazioni scientifiche.

Teoria della Relatività. Perché usare questo termine? A mio avviso è un termine sbagliato, dato forse da una traduzione errata. Ma non è detto che Einstein lo abbia applicato come termine scientifico, e che lui l'abbia scelto come quello più appropriato. Sarebbe più corretto dire Interinfluenza, Interdipendenza, Interreagenza o comunque fattori Mutualmente Influenzabili. Ma quali? Sono questi: lo spazio, il tempo e la massa.
Stando a quanto dice Einstein sono solo questi gli elementi fondamentali che governano le leggi dell'Universo. Non esiste quindi un quarto elemento come qualcuno ha ipotizzato , e Einstein si è "arrabbiato" per questo.
I tre fattori citati erano stati eletti come colonne indiscutibili e separate, e sorrette da dogmi inoppugnabili dettati dalla meccanica classica che è supportata dalla teoria newtoniana. Arrivò poi Einstein e buttò all'aria tutto. Egli disse, e lo dimostrò, che lo spazio, il tempo e la massa sono un insieme unico che interferiscono l'un l'altro, reciprocamente.

Scartata la fisica classica Einstein diresse i propri calcoli basandosi su due verità inconfutabili: la Costante di Plank e la Velocità della Luce.

La Costante di Plank
Max Plank (1858-1947) fu un fisico tedesco ed è tuttora considerato il padre della Teoria dei Quanti. La fisica classica spiega come l' aumento di temperatura su un corpo abbia come conseguenza un aumento del movimento caotico degli elettroni del corpo stesso. Max Plank fu il primo a proporre che la luce non è soltanto un onda (teoria ondulatoria della luce) né una particella, ma una combinazione delle due. Suggerì che l'energia, emessa sottoforma di radiazione, non è continua, ma viene emessa a pacchetti, o per meglio dire, a salti, ove il salto più piccolo viene chiamato "quanto". Con i suoi calcoli Plank giunse alla famosa Costante e nel 1900 descrisse la dimensione di un quanto di energia, tuttora valida ed usata. Il suo simbolo è h ed equivale a:
h = 6,6256.10-27 erg/sec (valore fisso e non frazionabile)
Tuttavia Plank, nel modo scientifico, era circondato da scetticismo e solo dopo 18 anni (nel 1918) gli fu riconosciuto il premio Nobel per la fisica.

Velocità della Luce
Einstein era convinto che la velocità della Luce nel vuoto era di 300.000 Km/sec ed era vero che le misure fatte fino ad allora avevano confermato questo valore. La misura di questo valore si è protratta per oltre un secolo, con metodi e tecnologie differenti, ed ha sempre confermato tale valore.

Su queste basi si fonda la Teoria della Relatività che fu resa nota nel 1905.
Il primo lavoro pubblicato ebbe titolo: Su un punto di euristico relativo alla produzione e trasformazione della luce. In questa pubblicazione sviluppa la teoria di Plank e suggerì che la luce, liberata dalla materia, viaggiasse sotto forma di particelle (che poi furono chiamate fotoni). Euristico sta ad indicare che la guida è valida, ma non provata.
Il secondo lavoro era rivoluzionario e riguardava l'interpretazione dell'effetto fotoelettrico.
Egli asserì che la radiazione della luce era dovute a particelle, cioè i fotoni (elettroni ad alta energia) e asserì che l'energia trasportata era proporzionale alla frequenza della radiazione, ovvero:
E = hf
Dove E è l'energia , h la Costante di Plank e f la frequenza della radiazione.
Questa Legge, che ci dice che l'energia viene trasportata nei suoi quanti, venne confermata da Millikan 10 anni dopo.

La Teoria della Relatività Ristretta
E' la più importante pubblicazione del 1905, riporta il titolo Elettrodinamica dei corpi in movimento. In questo scritto egli riporta due importanti postulati fondamentali:
Il primo è il principio dell'invarianza della velocità della luce, secondo cui la velocità di propagazione della radiazione elettromagnetica nel vuoto è una costante universale.
Il secondo è il principio della relatività, che afferma che le leggi fisiche hanno la stessa forma in tutti i sistemi di riferimento inerziale, cioè nel moto rettilineo uniforme l'uno rispetto all'altro.

La formula più famosa del mondo
Due anni dopo, nel 1907, Einstein pubblica uno scritto di 3 pagine, ove viene riportata la conclusione dei calcoli che mettono in relazione massa ed energia:

E = mc2

In cui E è l'energia, m la massa e c la velocità della luce

La Teoria della Relatività Generale
Sempre nel 1907 Einstein comincia a lavorare ad una teoria più generale, che potesse essere estesa anche ai sistemi non inerziali, cioè in moto accelerato l'uno rispetto all'altro. La pubblicazione avvenne nel 1916 ed era intitolata I fondamenti della relatività generale. Il primo postulato consiste nel principio di equivalenza, in base al quale il campo gravitazionale è equivalente ad una accelerazione costante che si manifesta in un sistema di coordinate e indistinguibile da essa. Come dire che se noi siamo fermi sul treno in stazione, poi il treno parte e noi abbiamo l'effetto che la stazione vada indietro. Viceversa potrebbe essere vero che la stazione che vada veramente indietro e che noi restiamo fermi. Einstein dice che i due effetti non sono distinguibili, neppure sul piano teorico.
La teoria generale è naturalmente molto più vasta. Voglio qui esprimermi con le stesse parole di Einstein: "Lo spazio, il tempo, e la massa si sono mostrati come elastici legati assieme: tirando l'uno allenta l'altro. Un sasso in movimento pesa di più che quando sta fermo, un metro diventa un po' più corto per un osservatore che si muova a grande velocità."
Ecco perché ho detto all'inizio che 2+2 non fa 4.

1) Mercurio. Gli astronomi avevano osservato da tempo il moto di precessione del perielio di Mercurio. Lo spostamento osservato era di 43 secondi d'arco e gli astronomi non sapevano darsene spiegazione. Applicando la teoria della relatività di Einstein, i calcoli fecero prevedere uno spostamento di 42,9 secondi d'arco. Un risultato eccellente che fugò ogni dubbio relativo all'argomento.
2) Deviazione della luce. Quando la luce passa vicino a una grande massa, come il Sole, subisce una deviazione a causa della forza di gravità. La Legge di Newton prevede questa deviazione, ma la teoria della relatività ne prevede un valore doppio. Per verificare questa deviazione si fotografa una zona della volta celeste nelle immediate vicinanze del Sole ,durante un'eclissi totale. Si rifotografa poi la stessa zona qualche mese più tardi, quando il Sole è ormai lontano. Il confronto delle due fotografie mostra che le stelle nelle vicinanze dei bordi del Sole appaiono più lontane fra di loro di quanto non appaiono in assenza del Sole. E questo conferma l'azione gravitazionale del Sole sulla luce nel valore contemplato dalla teoria della relatività. Questo risultato fu verificato per la prima volta durante l'eclisse che avvenne il 29 Maggio 1919.
3) Spostamento delle righe spettrali. Sappiamo chele vibrazioni elettroniche di un atomo possiedono certi ritmi caratteristici di quel tipo di atomo. Sono ben noti gli orologi al Cesio e Rubidio. Sfruttando questa fattore gli astronomi hanno pensato che, se i campi gravitazionali rallentano gli orologi, è possibile risalire, misurando tale variazione, al valore del campo gravitazionale che l'ha generata. L'osservazione sperimentale fu eseguita usando la luce rossa emessa dal cadmio che è di 64 milionesimi di cm. L'astro prescelto fu Sirio B, il compagno di Sirio, la stella visibile più luminosa da noi. Le osservazioni eseguite su Sirio B mostrarono uno spostamento delle righe perfettamente conforme alla teoria della relatività. La densità della materia che compone Sirio B è veramente alta. Se 1 Kg (un decimetro cubo) di tale materia venisse portato sulla Terra, verrebbe a pesare 47 tonnellate!
Questo spostamento delle righe spettrali venne chiamato "effetto Einstein".

La Teoria dei Campi
Per oltre un trentennio Einstein si applicò allo studio di quello che lui definì la Teoria dei Campi e che, nel suo scopo, doveva generare la Teoria della Relatività Universale.
Per spiegare ciò si può sostituire nell'esempio precedente, quello degli elastici, dei palloncini di forma sferica. Naturalmente i palloncini sono tre (lo spazio,il tempo e la massa). Se un palloncino subisce una deformazione anche gli altri due saranno deformati secondo le leggi fisiche dettate dalla Teoria. La forma sferica dei palloncini viene giustificata dal fatto che la radiazione della Luce è isotropica, contemplata sia dalla meccanica classica che dalla Teoria della Relatività.

Ecce Homo
Dopo il 1919, alla luce anche delle positive esperienze condotte , gli fu riconosciuto il valore che meritava. Ricevette attestati, riconoscimenti, premi, ecc. Acquistò fama a livello internazionale e questo fattore lo invitò a diffondere le sue idee per la Pace: "le conquiste scientifiche devono essere messe al servizio della Pace". Nel 1921 gli venne assegnato il premio Nobel per la fisica.

Tuttavia c'è un altro aspetto che mi piace di Einsten. Lo racconto con questo aneddoto:
Durante le Feste di Natale alcuni ragazzini suonarono al campanello di Albert. Erano venuti per chiedere l'elemosina. Non sò se Albert gliela fece, ma è certo che prese il cappotto, il cappello e il violino, ed accompagnò il gruppetto di casa in casa "a suon di musica".
Non so se tutti si sarebbero comportati allo stesso modo, ma questo dimostra, al di là della figura del fisico, del matematico e dello scienziato, la sua grande generosità d'animo e sensibilità per i più deboli.

Dopo Einstein
Dopo la scomparsa di Einstein, matematici di tutto il mondo (Einstein non tenne segrete le sue teorie e scoperte) si diedero da fare per continuare gli studi da lui lasciati. Ma sono giunti ad un completo fallimento, come dire "hanno dato i numeri".
Vorrei qui parlare di Michael Wolf, persona enigmatica e di intelligenza sovrumana. Ha militato nella CIA (Servizio Segreto USA), nel Mossad (Servizio Segreto Israeliano), è stato pilota d'aereo nell' USAF (sull'ottomotore B-52 da ricognizione a lungo raggio) e Docente Universitario.
Wolf ci dice che "esistono alcuni settori della matematica per i sistemi intelligenti. Il primo sarà l'Analizzatore Differenziale, un computer analogico elettronico (con componenti organici freschi di teoria) usato per risolvere equazioni differenziali complesse, cioè equazioni contenenti derivate o differenziali di una funzione ignota. Ciò implica: per prima cosa, un multiprocessore e tecniche di rete neurologica, ed è ciò che definisco "algoritmi genetici". Per seconda cosa è il calcolo, che è la matematica della variazione di una funzione, o funzioni, relative alle modificazioni nelle variabili indipendenti. Più o meno, si tratta dello studio di pendii di curve, accelerazioni, massime e minime, per mezzo di derivate e differenziali menzionate prima. Chiaro ora? "
No, non è chiaro, parola di KWO.
Questa dovrebbe essere la strada che in futuro dovrebbe risolvere i complessi problemi che conducono alla Teoria della Relatività Universale. Chissà se un giorno l'Uomo ci arriverà.