Vocabolario dinamico dell'Italiano Moderno

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Teoria della relatività dell'Eistein. Esposizione elementare alla portata di tutti

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Harry Schmidt 50 occorrenze

L'etere cosmico lo abbiamo ammesso, da prima, per poter in qualche modo guardare addentro nella vera essenza del fenomeno; non siamo mai riesciti a provarne la esistenza, e le sue ipotetiche qualità ci sono apparse sempre veramente strane. Non abbiamo in vero alcun motivo che ci incoraggi ad ammetterlo ancòra. In ispecie se consideriamo,d’altro canto, che, propagandosi la luce anche nello spazio vuoto, l’ammissione dell'esistenza dell’etere è assolutamente superflua.

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Per la materia abbiamo che:

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. — Quando abbiamo parlato per la prima volta dell'esito negativo dell'esperienza Michelson-Morley (infatti gli esperimentatori non

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Il nostro, indubbiamente, è un CONTINUO tri-dimensionale che abbiamo rappresentato per mezzo di un sistema di coordinate. Con tale sistema è stato possibile individuare la posizione di punti nello spazio. Ogni singolo punto è stato individuato dalle sue tre coordinate, cioè dalle distanze del punto dai tre piani del sistema prescelto.

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. — Sinora abbiamo considerato il mondo del Poincaré dal nostro abituale punto di vista, l'abbiamo cioè osservato avendo per guida le nozioni della Geometria euclidea. E siamo giunti a vedere come le proprietà dello spazio di quel mondo siano diverse da quelle dello spazio a struttura euclidea.

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Abbiamo già parlato della legge di gravitazione del Newton, per effetto della quale ogni corpo è soggetto alla gravitazione, cioè alla possibilità di esercitare su tutti gli altri corpi una forza di attrazione.

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. — Elevando all'altezza di principio universalmente valido il principio di equivalenza che abbiamo trovato confermato in un sol caso — nell'esempio citato — possiamo dare al principio di Relatività generale la seguente formulazione provvisoria: Tutti i sistemi di coordinate, quale che sia la specie del reciproco moto del quale sono animati, sono equivalenti per la descrizione dei fenomeni naturali.

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Così ci incontriamo di fronte ad una nuova difficoltà che non abbiamo ancòra incontrato nè nella Meccanica classica, nè nel principio di Relatività particolare, perché ci è stato sempre possibile di attribuire alle nostre misurazioni di spazio e di tempo un valore determinato.

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La legge di gravitazione del Newton, che noi abbiamo considerato a come legge universale, per la sua generale validità; vale soltanto se circoscritta a campi di di gravitazione a bastanza deboli.

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Ma una eccezione del tipo di quella cui abbiamo accennato parlando di «Mercurio» ci viene in aiuto.

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Il quadro del mondo della Fisica che abbiamo descritto, iniziando il nostro cammino, che ora volge al termine, tendeva a ritrarre l'intera natura come una variopinta vicenda di avvenimenti meccanici.

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. — (2) Abbiamo visto mutare a mano a mano la figurazione del mondo, come enunciavamo nuovi

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Ma potremmo convincere gli abitanti della palla su la verità di quanto abbiamo detto? Se uno di essi annunciasse un giorno che il mondo in cui vivono è sì illimitato ma non infinito, i suoi ascoltatori lo considererebbero come un allegro pazzo. Torniamo ora dal mondo «superficiale» a quello della nostra realtà, al mondo, cioè, dello spazio tri-dimensionale, illimitato, che abbiamo sempre pensato di grandezza infinita, lasciandoci guidare da una vana illusione. Il nostro spazio, per quanto illimitato non è infinito: queste non sono parole inutili o folli; ma anche in ciò lasciamoci guidare dall'Einstein.

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Abbiamo visto in questo stesso capitolo che il carattere distintivo delle superficie ci è dato dalla possibilità che in essi esista o no una data curva. Le superficie curve si distinguono dal piano — è bene ripeterlo, per quanto sembri ovvio: il piano è l'unica superficie, non curva, caratteristica — per la condizione che esse, quali CONTINUI bi-dimensionali, possono svolgersi solamente in un CONTINUO tri-dimensionale.

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Ma, come avviene che sopra il treno merci, tutto si svolga come noi abbiamo detto? Forse che l’aria agisca sulla palla come soffio di bufera?

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Di esempi simili a quello del treno merci poc'anzi citato posson trovarsene quanti se ne voglia; ma nella osservazione comune non sono frequenti ed anzi abitudinariamente cadon sotto i nostri occhi fenomeni nei quali tutto pare avvenga in modo del tutto opposto; il che ci fa sembrare strana la risposta giusta che noi abbiamo data, correggendo l'opinione comune.

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In tal modo abbiamo trattato della seconda legge della Meccanica newtoniana (9).

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Abbiamo visto nella nota precedente che F= m.a.

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Dai tre principi che abbiamo considerati, la Meccanica si parte per le sue considerazioni: essi sono la solida base di quella scienza che Leonardo chiama «il paradiso delle scienze matematiche», e da esse possono dedursi tutte le leggi della natura, poi che tutti i fenomeni naturali procedono dal

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Come abbiamo già detto, la Fisica vuole ricondurre tutti i fenomeni naturali, nelle loro cause più remote, a fenomeni di movimento svolgentisi nello spazio vuoto.

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La figura 5 giustifica chiaramente al nostro occhio la conclusione che abbiamo tratta.

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Se, tenendo ferma la pallina spostiamo sotto di essa il tavolo, a quale conclusione ci condurrebbe la soluzione che abbiamo vista or ora?

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Il che significa che la pallina — abbiamo considerato per essa il suo centro — ha cambiato posizione, cioè si è mossa.

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Come abbiamo convenuto di fissare il cambiamento di posizione della, pallina?

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Ma non tutte le difficoltà sono superate, perché non tutte le abbiamo considerate. Il nostro compito è quello di determinare un movimento nello spazio vuoto, privo, cioè, di oggetti ai quali possiamo riferirci. I problemi che abbiamo risolti sono casi particolari di uno più generale che presenta nuove difficoltà.

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L'avere riferito le nostre considerazioni alle pareti, anzi che agli spigoli del tavolo, evita la causa d'errore che abbiamo rilevata.

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. – A base del nostro quadro del Mondo abbiamo dovuto prendere lo spazio che si estende illimitatamente come una enorme vasca vuota, maggiore di ogni altra che possiamo imaginare, nel cui interno ha vita il vasto divenire della natura, spazio che definiamo in quiete assoluta. Poi

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Se la figura 7 non basti a rappresentare quanto abbiamo detto possiamo pensare ad una scatola contenente delle saponette divisa in otto scompartimenti per mezzo di pezzi di cartone opportunamente ingommati l'uno all'altro, in modo che ogni saponetta sia sopra un'altra ma divisa da questa e da quella accanto, laterale, dai pezzi di cartone ingommati.

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Nella figura 7 abbiamo numerate con simboli romani le porzioni di spazio che, lo ripetiamo, debbonsi ritenere illimitate.

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A chi senta parlare per la prima volta delle leggi costanti che abbiamo chiaramente espresse, vien fatto di ricercare le cause che le hanno determinate, di pensarle molteplici, le une diverse dalle altre.

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Il movimento della Terra intorno al Sole infirma dunque la illimitata validità, nelle condizioni che abbiamo considerate, delle leggi meccaniche e naturali, su la superficie della Terra; ma in così esigua misura che la nostra giornaliera esperienza non ci palesa menomamente le deviazioni da tali leggi ed anzi conforta i risultati delle osservazioni scientifiche.

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Così abbiamo posto il problema: non lo abbiamo risolto e per la bisogna dovremo camminare per le vie dell'Universo, scegliere un punto qualsiasi e ancorarvi l'origine del nostro sistema; se la scelta ci manifesti contraddizioni alle leggi della Meccanica dovremo mutarlo, cercarne un altro ed altri

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-Abbiamo parlato sinora di sistemi di coordinate allo stato di quiete, non di spazio allo stato di quiete, fedeli a quanto abbiamo detto iniziando questo capitolo. Ma il cammino percorso, in vero non troppo facile, ci permette ora di allontanarci un po' dal nostro proponimento e di dar forma alla concezione dello spazio allo stato di quiete assoluta.

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Il quadro del Mondo, che abbiamo descritto da principio, trova un solido appoggio nell'esito delle nostre fatiche, poi che, per esso, lo spazio ha un'importanza fondamentale, quale campo di visione degli innumerevoli fenomeni di movimento,

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Ma non tutte le delusioni abbiamo sinora patite: un'altra ci attende che è la maggiore fra tutte e della quale non potremo liberarci senza la rinuncia più assoluta alle antiche concezioni, rinuncia che non sarà inutile perché ci offrirà la impensata possibilità di allargare le nostre conoscenze oltre confini sempre più vasti.

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Con ciò abbiamo certo espresso chiaramente che, riferendoci a fenomeni meccanici, non possiamo più parlare di spazio allo stato di quiete assoluta, la cui esistenza non ha potuto essere fissata, come si è poi visto, con fenomeni meccanici.

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Fin qui abbiamo parlato sempre di movimenti uniformi e rettilinei,

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Abbiamo visto che nei riguardi dei fenomeni di movimento, in quanto si verificano su trajettorie rettilinee e con velocità sempre costante, è cosa vana e priva di senso, il parlare di spazio in quiete assoluta, e per ciò abbiamo relativizzato Non esistono in italiano parole che traducano i termini usati dallo Schmidt e, spesso, dall'Einstein: relativierung relativiert. Relativizzazione e relativizzato, però, rendono il senso delle due parole tedesche e aderiscono perfettamente al concetto che con esse sogliono esprimere i due autori citati: per ciò noi le usiamo. il concetto di spazio, rispetto a sistemi mossi uniformemente.

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. — Confrontiamo ora quel che abbiamo detto circa il suono con quel che avviene per la luce.

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Poniamo l'apparecchio, con il quale abbiamo esperimentata la propagazione della luce, entro una stanza illuminata. Vedremo il martelletto percuotere la campanella, sia prima che l'aria venga estratta dalla campana, sia dopo.

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In tal modo abbiamo visto come, sotto determinate condizioni, una doppia formazione di onde possa conservare la più completa calma alla superficie in cui essa si manifesta.

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La stessa cosa vale per la nostra particella d'acqua presa tra due forze, per effetto delle due onde, come abbiamo esposto: la particella non asseconda alcuna delle due, ma permane tranquilla alla superficie e, con essa, tutte le altre comprese nel campo d'azione delle due onde.

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Ma abbiamo già visto che la luce può essere trasmessa anche a traverso lo spazio privo di aria; ed infatti nell'esperienza citata potevamo vedere il martelletto percuotere la campanella anche dopo che avevamo estratta tutta l'aria dalla campana.

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Cosi abbiamo precisato il significato di senso e direzione. Abbiamo voluto farlo perchè nel linguaggio comune si adopera spesso direzione per senso.

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Sarà opportuno servirci di qualche esempio pratico che possa esserci di guida in una esperienza, semplice per chi che sia, allo scopo di chiarire il senso delle considerazioni che abbiamo sinora svolte.

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Per misurare comodamente la differenza di velocità alla quale abbiamo accennato, i fisici americani Albert A. Michelson e Edward Williams Morley istituirono una esperienza (2), il cui andamento ci è schematicamente suggerito dalla figura 9.

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Il secondo raggio di luce, al quale sinora abbiamo soltanto accennato, si muove, tanto nell'andata, cioè da S a P, quanto nel ritorno, cioè da P a S, in direzione perpendicolare al movimento della Terra, che influisce anche in questo caso su la velocità della luce, ma in modo identico in entrambi i sensi, cioè del tutto diversamente da quanto avveniva nella direzione del movimento della Terra.

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Il Lorentz con mezzi logici riescì a porre in armonia con la sua ipotesi anche i risultati degli esperimenti elettro-magnetici, dei quali abbiamo fatto cenno.

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. — La esperienza Michelson-Morley, ammette anche un'altra interpretazione, oltre a quella che abbiamo esposta, nel capitolo precedente, dovuta al Lorentz.

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