Introduzione alla relatività di Einstein

Descrizione

Non ci sono dubbi sul fatto che la teoria della relatività catturi l’immaginazione. Non soltanto ha modificato radicalmente la nostra maniera di concepire l’universo, ma svela anche un buon numero di fatti sorprendenti: basta pensare ad alcuni fra i principali argomenti affrontati, come i buchi neri, le onde gravitazionali, la cosmologia. Scopo principale di questo libro vuole essere quello di fornire agli studenti un’introduzione matematica associata a concetti della Fisica necessari per studiare questa parte della materia. Lo svolgimento del volume segue il pensiero di Einstein, in quanto introduce la teoria da un punto di vista fisico. Dopo aver affrontato la teoria speciale della relatività, le equazioni gravitazionali di base sono dedotte e discusse accuratamente come premessa per risolvere dapprima semplici casi e successivamente esaminare le principali aree di applicazione. La Teoria della relatività formulata da Einstein è indubbiamente una delle grandi conquiste del pensiero umano. In questo libro l’Autore si è sforzato di affrontare l’argomento con fiducia e familiarità, considerando pienamente le esigenze dello studente. Sulla base di oltre vent’anni di esperienza didattica, ha cercato di individuare molte semplici e logiche tappe all’interno dei principali argomenti, proponendo anche numerosi esercizi con diversi gradi di difficoltà, in modo da disegnare un percorso di studio per studenti che si avvicinano per la prima volta a questi affascinanti argomenti.

Prefazione di Silvio Bergia. Premessa.1. L’Organizzazione del libro. PARTE A. RELATIVITÀ SPECIALE 2. Il calcolo K 3. Le caratteristiche essenziali della relatività speciale. 4. Elementi di meccanica relativistica. PARTE B. IL FORMALISMO DEI TENSORI 5. Algebra tensoriale. 6. Analisi tensoriale. 7. Integrazione, variazione e simmetria. PARTE C. RELATIVITÀ GENERALE 8. Rivisitiamo la relatività speciale. 9. I principi della relatività generale. 10. Le equazioni di campo della relatività generale. 11. Relatività generale da un principio variazionale. 12. Il tensore energia-impulso. 13. La struttura delle equazioni di campo. 14. La soluzione di Schwarzchild. 15. I test sperimentali della relatività generale. PARTE D. BUCHI NERI 16. Buchi neri non rotanti. 17. Massima estensione e compattificazione conforme. 18. Buchi neri carichi. 19. Buchi neri rotanti. PARTE E. ONDE GRAVITAZIONALI 20. Onde gravitazionali piane. 21. Radiazione da una sorgente isolata. PARTE F. COSMOLOGIA 22. Cosmologia relativistica. 23. Modelli cosmologici. RISPOSTE AGLI ESERCIZI ULTERIORI LETTURE BIBLIOGRAFIA SCELTA INDICE ANALITICO

«Questo libro è frutto di un’esperienza pluriennale di insegnamento. L’autore, formatosi in parte alla scuola Hermann Bondi e Felix Pirani al King’s College di Londra, ha tenuto in Gran Bretagna corsi di Relatività generale (RG) fino alla metà degli anni ’70, e il materiale confluito nel libro è stato da lui più volte sperimentato a vari livelli […] Con disarmante onestà l’autore ci dice subito che molti approcci usati nel libro sono stati presi a prestito da qualche altro autore, e che la sua intenzione è stata quella di organizzare il materiale in modo che esso risultasse accessibile più facilmente alla maggior parte degli studenti. Poiché il fine del libro è quello di fornire uno strumento didatticamente utile ed efficace piuttosto che di avviare immediatamente le giovani leve alla ricerca di punta, questa impostazione non costituisce in sé una nota negativa […] delle sue fonti l’autore cita soltanto The large scale structure of space time di Stephen Hawking e George Ellis, nelle sue parole “una sorta di bibbia del settore”. Concordo pienamente con la sua affermazione che esso “è scritto ad un livello forse troppo avanzato per la maggior parte degli studenti”, e col suo intento di fornire una trattazione confrontabile, quanto all’indice e alla sostanza, ai contenuti ma di livello più accessibile. Alla domanda se si possa, ad un livello di minor rigore ed astrattezza, fornire una trattazione delle due teorie relativistiche ed un avviamento alla cosmologia relativistica che preservino il sapore dell’impostazione geometrica del trattato di Hawking ed Ellis, alcune opere sul mercato, peraltro nella sola edizione originale,  forniscono una risposta. A parte l’evidente vantaggio della lingua, mi sento di dire che il libro di D’Inverno si raccomanda particolarmente fra queste per la completezza e per l’evidente traccia che rivela di una lunga fase di sperimentazione all’insegnamento […]» (dalla Prefazione di Silvio Bergia)