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Qual è stato il contributo di Albert Einstein alla scienza dei numeri?

Par Natalia le 07/11/2016 Blog > Sostegno scolastico > Matematica > Albert Einstein e il suo Genio Matematico
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Nato nel 1879 a Württemberg, in Germania, e morto nel 1955 a Princeton nel New Jersey, Albert Einstein è senza dubbio una delle più grandi personalità scientifiche del mondo.

Celebrato per le sue varie tesi (di cui le sue più famose riguardano la teoria della relatività ristretta e la teoria della relatività generale), ha ricevuto il Premio Nobel per la Fisica nel 1921 e contribuisce ancora oggi a molti progressi in vari campi, tra cui la cosmologia, la meccanica o la quantistica.

Più che uno scienziato geniale, la rivista Time lo ha nominato vera e propria personalità d’eccellenza del 20 ° secolo.

Sulla vita e la biografia di Albert Eisntein sono stati scritti fiumi di parole e di libri! Un’eccellenza del 20° secolo: Albert Einstein!

Con questo articolo, abbiamo voluto rivolgere la nostra attenzione a ciò che Albert Einstein ha apportato in particolare alla matematica.

Immergiamoci un momento nella scienza dei numeri e vediamo in dettaglio ciò che il lavoro di questo scienziato geniale ha dato come contributo a questa disciplina.

Albert Einstein e la matematica: un amante della natura prima di tutto

Ecco qui di seguito il contributo di Einstein alla matematica.

Si narra che questo genio fosse un pessimo studente e che non avesse proprio le « carte » per essere un bravo allievo in matematica.

E pensare che questo è del tutto falso!

In realtà, il giovane Albert Einstein era un genio assai precoce quanto di talento.

Primo della sua classe per tutta la durata degli anni scolastici, amava molto la matematica.

Però, era un bambino molto turbolento e ribelle. Infatti, si rifiutava di imparare quelle materie che non riteneva necessarie. Era il caso delle scienze umane, per esempio, o delle lingue moderne.

Durante gli anni universitari, fece amicizia con un matematico Marcel Grossmann, che l’aiuterà in seguito a dimostrare le sue più grandi teorie. Grossmann contribuirà in particolare ad apportargli esperienza e conoscenze approfondite nell’ambito della geometria non euclidea.

Vero autodidatta, Albert Einstein si è formato da solo nelle scienze che lo appassionavano. Questo gli ha permesso di lavorare ad esempio sui temi della meccanica celeste e della fisica nucleare.

Riconosciuto dai suoi pari nel 1909, è da tale data che si è poi interamente dedicato alla ricerca.

Il grande matematico ha da sempre prestato attenzione alla natura e all'ambiente che ci circonda Einstein amava profondamente la natura!

In realtà, possiamo definire Albert Einstein come un amante della natura, nel senso che il suo obiettivo era quello di capirne i meccanismi.

Per questo in principio, era convinto che solo lo studio della fisica gli avrebbe consentito di raggiungere questo obiettivo. Prendendo la distanza quindi dalla matematica, introduce per la prima volta la nozione della relatività in questa disciplina.

Di qui le sue teorie della relatività ristretta e della relatività generale.

Albert Einstein e la matematica: la teoria della relatività

Albert Einstein ha espresso per la prima volta nel 1905 l’equazione che lo ha reso famoso in tutto il mondo.

La famosa formula E = MC ².

La formula che spiega la teoria della relatività è E=mc2 Ecco la teoria della relatività!

In termini pratici, cosa significa e perché gli ha portato così tanta fama e stima?

In realtà, questa equazione dice che una massa (M) moltiplicata per la velocità della luce al quadrato (C²) produce una certa quantità di energia (E) chiamata energia di massa. Questo implica che un corpo più si muove rapidamente, più emette energia.

Questa idea però non gli è balenata improvvisamente. C’è voluto un bel percorso lungo e articolato per arrivare ad offrirci tale equazione della relatività.

Tutto inizia con l’ipotesi fatta dai nostri antenati, che è la seguente: un oggetto in movimento ha una velocità corrispondente alla sua andatura normale ma anche a quella constatata da un osservatore esterno.

Riprendendo il lavoro di due fisici del 19° secolo (Morley e Michelson), Albert Einstein ha fatto questa scoperta sorprendente: le leggi della fisica sono le stesse in tutto il mondo e qualunque sia l’esempio di riferimento. Ancora più sorprendente: il movimento produrrebbe addirittura un rallentamento del tempo.

Un esempio interessante per illustrare il concetto: supponiamo che i viaggiatori spaziali, che in realtà si muovono alla velocità della luce, tornino sulla Terra dopo un anno. Mentre questi ultimi risulterebbero invecchiati solo di un anno appunto (la durata del loro viaggio), la Terra avrebbe subito un invecchiamento molto più marcato. Per semplificare: è stato dimostrato che muovendosi alla velocità della luce, 1 secondo sarebbe pari a circa 1 minuto per un osservatore immobile.

Il genio di Albert Einstein fa in modo che le sue teorie abbiano un impatto notevole su larga scala ancor più che a misura d’uomo. Infatti, sulla Terra, la velocità di movimento delle persone è troppo piccola per vederne i cambiamenti nel tempo. Prendendo allora come punto di partenza la velocità della luce, ha dovuto introdurre il concetto della relatività in fisica e rimettere in discussione la natura assoluta di spazio e tempo.

Così, con questa premessa originale e sorprendente, ne consegue che la velocità di un oggetto (per quanto piccolo) può causare gravi danni se l’oggetto stesso viene avviato a una grande velocità (riveniamo alla famosa equazione E=MC²). Gli scienziati militari e nucleari hanno imparato rapidamente come usare questo tipo di invenzione.

Ecco che nasce la bomba atomica. Oggi abbiamo imparato a controllare e sfruttare questa scoperta per sviluppare l’energia nucleare.

Dalle scoperte matematiche del grande scienziato siamo giunti oggi all'energia nucleare Einstein e la fisica nucleare!

Così, creando una « semplice » formula matematica, Albert Einstein ha cambiato il mondo.

Ricordiamo tutti le tragedie di Hiroshima e Nagasaki.

Ma questa equazione matematica ha anche contribuito a compiere enormi progressi nella comprensione del funzionamento del nostro universo.

Albert Einstein e la matematica: la teoria della relatività generale

Dopo la relatività ristretta, Albert Einstein pubblicò nel 1915 una nuova teoria: quella della relatività generale.

Partendo dalla tesi di Isaac Newton (legge di gravitazione universale dei corpi in caduta e del movimento delle stelle), Albert Einstein enuncia una nuovo postulato. Supera il concetto di forza gravitazionale e spiega che ogni movimento di un singolo oggetto è determinato dalla configurazione spazio-tempo.

Piuttosto che essere il sole ad attirare la terra per farla ruotare attorno a sé, Albert Einstein spiega che il sole crea piuttosto una perturbazione nella configurazione spazio-tempo. Ed è questa anomalia che costringe la terra a muoversi intorno al sole.

Per spiegare il concetto con un esempio, Einstein ci invita a immaginare un telo teso (che simboleggia la nostra galassia o l’universo). In mezzo a questo telo, poniamo una grossa pietra (il nostro sole). A causa della presenza e della forza della pietra, il telo andrà a torcersi e a deformarsi.

Ora, facciamo rotolare una pallina dal bordo del telo al centro, in una qualsiasi direzione, e studiamo la sua traiettoria. Ciò che è interessante è che all’inizio, la sfera si muoverà in linea retta continua. Poi, quando entrerà nel vuoto (depressione) creato dalla nostra pietra, cambierà direzione e inizierà a girare intorno ad essa descrivendo un percorso curvo. Quindi è chiaro: la pallina simboleggia una stella (il nostro bel pianeta terra, ad esempio).

Così, con questo tipo di ipotesi, Albert Einstein spiega che ogni corpo si muove in linea retta nello spazio-tempo. Qualunque sia la sua destinazione, è solo quando incontra un’anomalia nella configurazione dello spazio-tempo che comincerà a modificare la sua traiettoria, « curvandosi » intorno all’oggetto che è all’origine di questa anomalia.

Naturalmente, parliamo di dati difficilmente comprensibili dalla nostra percezione umana!

Difficile ma non impossibile, visto che Albert Einstein propone equazioni matematiche e formule (scopri il nostro vocabolario matematico) in grado di calcolare con precisione la curvatura dello spazio-tempo così creato.

Ovviamente, si discute qui un sistema infinitamente complesso, che richiede ancora anni e anni di ricerca. Per il momento, abbiamo scoperto quello che succede con una stella isolata. Immagina di riportare il concetto su una scala molto più grande, come quella della galassia o addirittura dell’universo, con la sua infinità di stelle, ognuna delle quali produce la propria forza.

C’è di che avere le vertigini!

Con il suo amore per la fisica e con il desiderio di capire meglio il funzionamento del nostro universo, Einstein cambia la nostra visione contemporanea della matematica.

Albert Einstein e la matematica: le onde gravitazionali

Predette da Albert Einstein nel 1916, le onde gravitazionali sono appena state identificate da alcuni sofisticati strumenti americani.

Albert Einstein: un veggente della scienza

Quella delle onde gravitazionali è una scoperta enorme per gli astronomi, che permette di sondare ogni angolo dell’universo.

« Si tratta di una delle verifiche più spettacolari della teoria di Einstein », secondo l’astrofisico Zoltan Haiman (Columbia University), che non è stato coinvolto nello studio di ricerca.

Per lui, « Questa è una nuova finestra sul mondo ». Le applicazioni scientifiche possibili sono numerose.

La deformazione dello spazio e del tempo

Secondo la teoria di Einstein, qualsiasi oggetto con una massa deforma la curvatura di spazio e tempo.

Per illustrare il concetto, possiamo prendere ad esempio la palla da bowling, che rimbalza su un trampolino.

La palla si muove nello spazio e nel tempo e, nello spazio, genera onde che si irradiano alla velocità della luce.

Un lavoro di ricerca impegnativo

Il lavoro di ricerca è stato lungo e articolato. Più di 1.000 ricercatori distribuiti in quindici differenti Paesi!

In cifre, parliamo di oltre un miliardo di dollari spesi nel corso degli ultimi trent’anni.

I ricercatori hanno rilevato tremori gravitazionali attorno a buchi neri distanti circa 1,3 miliardi di anni luce dalla terra.

Per poter raggiungere questo risultato, hanno usato un sofisticato dispositivo di misurazione: lo strumento LIGO (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory).

Lo strumento è in grado di rilevare in modo notevole piccole vibrazioni, vale a dire le onde gravitazionali.

Una volta che il segnale delle onde gravitazionali viene rilevato, gli scienziati sono in grado di convertirle in onde sonore e quindi di udire i suoni di due buchi neri in fusione (termodinamica dei buchi neri)!

Il laser Ligo è uno strumento molto potente in grado di ascoltare i buchi neri e le loro fusioni! Una foto del laser Ligo!

« Questa scoperta permette di conoscere meglio la fusione dei buchi neri, di stelle di neutroni e altri fenomeni astronomici che sollevano molte domande circa l’evoluzione del nostro universo », ha detto France Córdova (Direttore NSF).

Albert Einstein: un insegnante di matematica

Dal 1909 Einstein ha accettato vari incarichi di insegnamento in Europa.

La Germania nazista gli aveva tolto la cittadinanza nel 1933 perché era ebreo.

Quindi si trasferisce negli Stati Uniti e inizia a insegnare la matematica alla Princeton University.

Albert Einstein insegna matematica negli Stati Uniti perché ripudiato dalla Germania in quanto ebreo Einstein in un’aula dell’Università di Princeton!

Nel 1988, la società americana degli Ingegneri Civili ha istituito il premio Albert Einstein per riconoscere e premiare le straordinarie conquiste ottenute grazie a lui nel controllo dell’ erosione, nella sedimentazione e nello sviluppo della navigazione.

Nel 1947, Einstein ha parlato della sua passione per l’insegnamento affermando:

« Questo è il ruolo essenziale del docente: di risvegliare la gioia di lavorare e di imparare ».

La matematica per comprendere meglio l’universo che ci circonda

Tra i molti articoli di matematica che questo genio ha pubblicato nel corso della sua esistenza, possiamo ricordare quello sulla geometria differenziale e quello sulle equazioni di campo, scritto con l’aiuto del suo amico matematico Marcel Grossmann. Questo lavoro in particolare, gli ha permesso di dimostrare la teoria della relatività ristretta e la teoria della relatività generale.

Più che diventare un matematico o un fisico, l’obiettivo di Albert Einstein è stato quello di comprendere meglio l’universo che ci circonda. Per questo, ha usato la matematica e la fisica (disciplina che deriva dalla matematica, ricordiamolo) per aggiornare alcune teorie che ancora oggi rappresentano dei capisaldi della materia.

Al grande genio di Einstein dobbiamo numerose scoperte odierne sia in matematica che in fisica Einstein e la matematica!

Ecco un altro argomento a favore della spiegazione del mondo attraverso la matematica.

Anche se è riduttivo collegare Albert Einstein solo alla matematica, non possiamo che ringraziarlo per l’eredità eccezionale che ha lasciato agli scienziati di tutto il mondo e alle generazioni future.

Comprendiamo meglio anche i legami tra:

Tuttavia, Einstein era mentalmente disturbato dal fatto di non essere mai riuscito a spiegare l’elettromagnetismo. Ha trascorso gli ultimi 25 anni della sua vita cercando invano di sviluppare una teoria del campo unificato.

Quest’ultimo si prefiggeva di spiegare tutte le forze naturali esistenti.

E quel che temeva di più è che se non riusciva a trovare lui la risposta, nessuno ci sarebbe riuscito!

Per concludere, ecco alcune delle sue citazioni più famose:

« L’immaginazione è più importante della conoscenza »

« E’ la persona libera e creativa che plasma il bello e il sublime, mentre le masse restano incastrate in un girone infernale di imbecillità e di degrado »

« La miglior sensazione del mondo è il senso del mistero. Chi non ha mai sperimentato questa emozione, allora ha gli occhi chiusi »

« Metti la mano su una stufa per un minuto e ti sembrerà un’ora. Siediti accanto ad una bella ragazza a parlare per un’ora e ti sembrerà che sia trascorso un minuto. Ecco la relatività ».

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Natalia
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