Einstein uno di noi: la fisica dei treni

Sicuramente più di una volta vi sarà capitato di essere seduti sul treno, guardare fuori dal finestrino e percepire la sensazione di movimento tipica del treno in partenza e, sicuramente, vi sarete chiesti “ma è il mio treno che sta partendo o quello di fianco?” oppure “siamo noi a muoverci o è la stazione?”. Ebbene, si tratta del cosiddetto “dilemma del viaggiatore” che, malgrado possa sembrare davvero la classica stupidaggine a cui tutti pensiamo almeno una volta nella vita e alla quale rispondiamo quasi subito (basta controllare che sia qualche riferimento immobile all’esterno), è stato invece un vero e proprio oggetto di studio. La stessa teoria della relatività, o meglio, alcuni dei suoi principi sono stati spiegati proprio attraverso esempi come questo ed altri nei quali i treni ricoprono il ruolo di protagonisti. Dove voglio arrivare? Bene, proprio nel mese di marzo di quest’anno si celebra il centenario della pubblicazione dello scritto di Albert Einstein riguardante la teoria della relatività generale (in realtà pare sia stato realizzato nel 1915 e quindi festeggiato ampiamente l’anno scorso, ma la pubblicazione ufficiale è avvenuta esattamente cento anni fa). Si tratta chiaramente di un evento speciale e anche se già nel 2015 se ne è fatto elogio, perché non continuare anche quest’anno; del resto si tratta di una delle “scoperte” più importanti nell’ambito della fisica poiché rappresentò il punto di svolta per coloro che avevano fino a quel momento riposto fiducia nella teoria della relatività di Galileo e che si trovarono, poi, a dover rivalutare i problematici concetti di spazio e di tempo.

Ora, non sono un’esperta né possiedo chissà quali conoscenze e competenze in materia, dunque non cercherò di parlare a sproposito di argomenti di cui so poco o niente e anzi, sono certa che chiunque conosca qualche nozione di fisica stia provando già in questo momento un forte senso di ribrezzo; tuttavia, nel desiderio di poter ricordare in qualche modo questo avvenimento storico e occupandomi di una rubrica sui treni, ho deciso di conciliare le due cose e quindi:

1- accennare a quelle piccole parti della teoria che sono state applicate proprio al moto dei treni;

2- reinterpretare “alla Trenord” questa teoria della relatività che tanti non conoscono (a parte la famosa formula E=mc^2, salvo non avere la più pallida idea di cosa significhino quei simboli).

Si dà il caso che la teoria della relatività generale, occupandosi dello studio di corpi in movimento in relazione soprattutto alle tre grandezze della fisica classica (velocità, spazio e tempo), si sia servita proprio dei nostri beneamati treni per spiegare come nel passare da un riferimento inerziale all’altro (in parole povere nel guardare il treno che si muove come viaggiatore o dalla banchina) cambiano sia le coordinate temporali che quelle spaziali. Perciò, armatevi di orologio e tentate questo esperimento: supponete che sul soffitto del vagone di un treno in movimento vi sia una lampadina e sul pavimento un sensore; quest’ultimo sarebbe in grado di captare l’impulso luminoso in un intervallo di tempo regolare. Qui entrate in gioco voi pendolari che dovete calcolarlo con il vostro orologio, ma potete usare anche lo smartphone. A questo punto dovreste scendere dal treno (tutto ciò mentre questo è in movimento, ricordate) e osservare la luce emessa, dall’esterno, registrando sempre con lo stesso orologio l’intervallo di tempo. Risultato: le due misurazioni risulteranno differenti. Perché? (Evitando complesse spiegazioni che non saprei nemmeno darvi), quando state sul treno non ne percepite davvero il movimento, la misurazione quindi non comprende anche quella grandezza dello spazio che invece da terra percepireste.

Einstein spiegava questo fenomeno con un nome assolutamente esplicativo e che vi illuminerà d’immenso: DILATAZIONE DEI TEMPI. Che anche il famoso scienziato conoscesse i piccoli vizi di Trenord? In summa, il vostro orologio, sul treno, misura un tempo e in stazione ne misura un altro. Più precisamente l’intervallo di tempo è minore quando si è sul convoglio (ecco perché i viaggi in treno sembrano passare così in fretta a volte) e maggiore quando si è a terra (voilà pourquoi ci sembra sempre di aspettare un’eternità per le coincidenze). Concetto direttamente collegato a questo è quello di CONTRAZIONE DELLO SPAZIO, ossia, quando si sta sulla banchina e si osserva il treno in movimento questo appare più corto (ah quindi non è Trenord che elimina carrozze ai treni…). Allora dopo tutto non è sempre colpa di Trenord… la relatività ci ha messo lo zampino!

In conclusione, queste sono solo alcune delle novità apportate dalla teoria della relatività di Einstein e ho cercato di lanciarvi la sfida di provare ad applicare questi concetti così astrusi a qualcosa che fa parte della vostra quotidianità. Magari nei prossimi viaggi in treno vi improvviserete piccoli fisici e vi divertirete a testare queste nuove e utilissime conoscenze insieme ai vostri amici ricordandovi ogni tanto di quell’Einstein che ci ha lasciato un patrimonio inestimabile e che, visto che ci visse per un po’, amava tanto la nostra Pavia!

È proprio uno di noi!