I migliori libri sulla Teoria della Relatività ristretta e generale da Einstein a oggi

In questo articolo andremo a scoprire quali sono i migliori libri e manuali sulla Teoria della Relatività , definita dal premio nobel Max Born come “la più sorprendente combinazione di penetrazione filosofica, intuizione fisica e abilità matematica”.

Se anche ormai la figura di Einstein è entrata a far parte dell’immaginazione collettiva, con i capelli scompigliati e quello sguardo sornione, troppo poco è ancora studiata e compresa la sua formidabile Teoria della Relatività, un pilastro della scienza moderna.

Nel 1905 Einstein formula la teoria della relatività ristretta, che estende i principi di relatività galileiana e nega al tempo lo status di grandezza assoluta. Dieci anni dopo, nel 1915, con l’equazione di campo cambia il modo di fare scienza con la teoria della relatività generale. Cuore della relatività generale è lo studio della forza di gravità e riguarda, quindi, tutti i fenomeni implicati con l’attrazione gravitazionale, come per esempio i buchi neri, per lo studio dei quali Roger Penrose ha vinto quest’anno il premio Nobel per la fisica.

Nella nostra selezione sui migliori libri e manuali sulla relatività ristretta e generale di Einstein abbiamo inserito dei volumi di carattere divulgativo come “Capire davvero la relatività” di Daniel F. Styer e moltissimi testi sia in italiano sia in inglese per gli addetti al settore.

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Inseguendo un raggio di luce. Alla scoperta della teoria della relatività

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Fra tutte le teorie scientifiche, la relatività è quella che più ci affascina e ci sconcerta. Andando contro la nostra rassicurante percezione del mondo, ci costringe a prendere atto che spazio e tempo non sono due dimensioni fisse e separate, ma si contraggono e si dilatano, sfumando l’una nell’altra, fino a perdere la loro individualità. La realtà è, dunque, molto più strana di quello che appare. Tutto ciò può sembrare misterioso o comprensibile solo agli addetti ai lavori. Ma non è così. Einstein stesso arrivò a formulare la teoria della relatività seguendo intuizioni nate da immagini molto semplici. Ispirandosi a questo stesso metodo dell’“esperimento mentale”, con talento da divulgatore Amedeo Balbi accompagna passo dopo passo il lettore, anche il più digiuno di fisica e matematica, in un entusiasmante viaggio concettuale, con l’aiuto di situazioni concrete e degli scenari della migliore fantascienza (da “2001: Odissea nello Spazio” fino al recente “Interstellar”). Così si illuminano argomenti che potrebbero sembrare inaccessibili: dalla relatività ristretta a quella generale, dai buchi neri alle onde gravitazionali. “Inseguendo un raggio di luce” è una lettura istruttiva su una delle più alte creazioni dell’ingegno umano, la vetta del pensiero di Einstein. La relatività, uno strumento fondamentale per interpretare la realtà dell’universo, diventa in questo libro un’esperienza vertiginosa per la nostra immaginazione.

L’ABC della relatività

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Se anche oramai la figura di Einstein è entrata a far parte dell’immaginario collettivo come icona che ha cambiato la storia del pensiero umano con la sua teoria della relatività, sono ben pochi quelli che ne hanno compreso la natura e i risultati. Tentare una divulgazione non specialistica destinata ai più è il focus di questo volume che  si pone l’obiettivo di rendere pienamente comprensibili i risultati fondamentali della teoria superando lo scoglio del complesso apparato di dimostrazioni matematiche che la sostiene.  La relatività ristretta e generale e le applicazioni pratiche sono illustrate al lettore che grazie a questo libro riuscirà a comprendere una delle grandi svolte del pensiero scientifico moderno.

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La grande storia del tempo. Guida ai misteri del cosmo

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Con “La grande storia del tempo”, Stephen Hawkinge  e Leonard Mlodinow ipotizzano quali siano le origini e il destino dell’universo. Esempi, diagrammi e illustrazioni esplicative vengono sapientemente utilizzati da  Hawking per spiegare a tutti le più recenti scoperte, gli sviluppi della teoria delle superstringhe, i progressi nella ricerca di una teoria unificata della fisica. Un intero capitolo viene poi dedicato al tema affascinante  dei viaggi nel tempo e dei tunnel spazio-temporali.

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Relatività. Principi e applicazioni

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A cento anni dalla sua nascita, la teoria einsteiniana della relatività è uno dei linguaggi correnti della fisica contemporanea e un caposaldo della visione scientifica del mondo. Il volume illustra la relatività speciale, dai suoi fondamenti fino alle applicazioni teoriche più importanti, e fornisce un’introduzione alla relatività generale. Nei primi capitoli sono esposte le basi della relatività speciale, per passare poi allo spazio-tempo di Minkowski, alla formulazione covariante della meccanica relativistica, alle applicazioni in fisica nucleare e subnucleare, e all’elettrodinamica, fino a concludere con la teoria classica dei campi e la relatività generale. Il libro è corredato da numerosi complementi e da centocinquanta problemi.

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La relatività di Einstein

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Ottimo testo sulla relatività generale. L’autore inizia con una veloce trattazione della relatività generale per poi passare al formalismo dei tensori. La trattazione tensoriale non tratta però il significato geometrico che c’è dietro la teoria. Viene successivamente rivisitata la relatività speciale mediante il formalismo tensoriale per poi passare alla relatività generale. Viene fatto un parallelo con la teoria newtoniana della gravitazione per poi passare alla determinazione delle equazioni di campo della gravitazione. Le equazioni vengono inoltre derivate da un principio variazionale. Successivamente si determina la forma del tensore energia-impulso. Viene presentata la soluzione di Schwarszchild per passare poi ai test sperimentali della teoria. Interessantissima in particolare la dimostrazione dello spostamento gravitazionale verso il rosso a partire dall’impossibilità di realizzare il moto perpetuo. La sezione D è interamente dedicata ai buchi neri: si parte dai buchi neri non rotanti, si passa poi a quelli carichi, successivamente a quelli rotanti con un accenno alla radiazione Haking. La quinta parte del testo è dedicata alle onde gravitazionali per poi terminare con la cosmologia relativistica. Vengono presentati i modelli di Friedmann con le relative evoluzioni, il modello di de Sitter, per terminare con accenni a modelli più recenti. Ogni capitolo è completato da esercizi le cui soluzioni si possono trovare al termine del libro. Il testo è matematicamente impegnativo, ma estremamente interessante; lo consiglio a persone che hanno una laurea triennale in ingegneria, matematica o fisica.

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Manuale di Relatività Ristretta: Per la Laurea triennale in Fisica – Relatività generale e teoria della gravitazione

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1) Una moderna presentazione della teoria della Relatività Ristretta destinata agli studenti di Fisica Triennale. Un testo essenziale, che adotta lo stile e il linguaggio delle lezioni svolte in aula, e che introduce alle trasformazioni di Lorentz, alla formulazione covariante dell’elettromagnetismo e alle basi della cinematica e dinamica relativistiche, una discussione della cinematica dei processi d’urto e una derivazione dettagliata dell’effetto Cherenkov.2) Questo testo è destinato agli studenti della  laurea Magistrale in fisica: un testo di riferimento completo, autosufficiente, facilmente utilizzabile. Contiene le principali informazioni sulla teoria gravitazionale che al giorno d’oggi ogni laureato in fisica dovrebbe possedere: si parte dalle nozioni di base della relatività generale, e si sviluppa la teoria gravitazionale classica sino ad argomenti di frontiera come l’estensione supersimmetrica delle equazioni di Einstein. In aggiunta, la seconda edizione include nuovo materiale di forte interesse attuale come, ad esempio: 1) una dettagliata presentazione dei modelli gravitazionali multidimensionali (motivati dalle teorie delle stringhe e delle membrane); 2) una originale discussione delle misure di velocità e degli effetti di dilatazione temporale in presenza di gravità (motivata anche dal recente dibattito scientifico sulla possibile esistenza-ed eventuale rivelazionedi neutrini con velocità superluminali); 3) una introduzione all’interazione tra onde gravitazionali e radiazione cosmica di fondo.

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Corso di relatività ristretta e generale: con esercizi risolti e commentati

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Verso la fine del XIX secolo la maggior parte degli studiosi era convin¬ta che le leggi fondamentali della fisica fossero state ormai scoperte: “In fisica non c’è nulla di nuovo da scoprire ormai” dichiarava Lord Kelvin nel 1900. Le equazioni della meccanica newtoniana spiegavano con successo il mo¬to degli oggetti sulla Terra e nei cieli. L’interpretazione teorica dei principali aspetti fisici del mondo ma¬croscopico era poi completata dalle equazioni di Maxwell, che aveva¬no riunito in un’unica teoria i fenomeni elettrici e magnetici, e avevano consentito di riconoscere la natura elettromagnetica della luce. Però, agli inizi del secolo XX gli scienziati cominciarono a distanziarsi dalla visione meccanicistica newtoniana dell’universo, in quanto le equazioni della meccanica, insieme a quelle di Maxwell sull’elettromagnetismo, manifestarono crepe concettuali ed evidenti contraddizioni in conseguenza del fatto che non riuscivano a spiegare certi comportamenti nel mondo microscopico (atomo) e macroscopico (universo). In primo luogo, nella meccanica newtoniana ogni mutua azione si manifesta istantaneamente, qualunque sia la distanza fra i corpi intera¬genti, mentre le forze elettromagnetiche descritte dalle equazioni di Maxwell si propagano con una velocità finita, corrispondente a quella della luce. Proprio per questo, si comprese ben presto la necessità di elaborare una teoria che riunisse sotto una stessa logica i principi della meccani¬ca e dell’elettromagnetismo. In secondo luogo, gli scienziati, per quanto si sforzassero, non riuscivano a trovare nessuna prova del moto della Terra attraverso l’ipotetico etere, introdotto da Maxwell, per spiegare la propagazione delle onde elettromagnetiche nel vuoto. Per ultimo, lo studio della radiazione, di come la luce e le altre onde elettromagnetiche vengono emesse dai corpi fisici, sollevò un altro problema e cioè strane cose accadevano al confine dove la teoria newtoniana, che descriveva la meccanica delle particelle discrete, interagivano con la teoria dei campi, che descriveva tutti i fenomeni elettromagnetici…

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La relatività ristretta

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Questo libro è dedicato alla relatività ristretta (o speciale) di Einstein. I principali argomenti sono: postulati della relatività, eventi e spazio-tempo di Minkowski, trasformazioni di Lorentz, metrica nei prodotti scalari (con un approfondimento sul tensore metrico in uno spazio Euclideo e di Minkowski), intervalli e la loro classificazione, effetti della relatività come la dilatazione dei tempi e la contrazione delle lunghezze, trasformazioni delle velocità, equazione del moto in dinamica relativistica, lagrangiana relativistica, energia cinetica, energia di massa e energia totale e loro limiti non relativistici, conservazione del quadrimpulso.

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Relatività. Esposizione divulgativa

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Nel 1905 Albert Einstein sottopose agli “Annalen der Physik” tre articoli. Il primo, che prendeva in esame l’effetto fotoelettrico servendosi della teoria dei quanti di Max Planck, chiarì la natura della luce e gli valse il premio Nobel, che gli venne però conferito nel 1921. Il secondo affrontava il comportamento di piccole particelle in sospensione e fornì la prova dell’esistenza degli atomi. Il terzo, Sull’elettrodinamica dei corpi in moto, in cui delineava la teoria della relatività ristretta, si rivelò essere uno dei più straordinari scritti scientifici mai apparsi. Albert Einstein si pose il problema di “divulgare” i suoi risultati. La rottura che la visione relativistica rappresentava per la concezione stessa del mondo imponeva ai suoi occhi una spiegazione accurata, ma accessibile a un numero di persone maggiore di quella ristretta cerchia di professionisti della fisica che avevano potuto capire direttamente i suoi scritti tecnici. È così che nacque “Relatività. Esposizione divulgativa”, poi continuamente ritoccato in vita dal suo autore, e continuamente ripubblicato, tradotto e studiato in tutto il mondo.

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Capire davvero la relatività

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Questo volume tenta di fornire una visione divulgativa della teoria della relatività senza tralasciare  profondità , basi e le implicazioni di questo pilastro del pensiero scientifico moderno. Vengono proposti al lettore in maniera semplicemente assimilabili  i risultati curiosi e sorprendenti che hanno reso famoso Einstein: la dilatazione del tempo, la contrazione delle distanze, il paradosso dei gemelli, i buchi neri. Si riesce così a sviscerare la Teoria della Relatività non usando formule matematiche complicate: per eseguire i calcoli basta conoscere le radici quadrate, grazie anche ai numerosi disegni che illustrano con chiarezza gli esperimenti ideali di Einstein. Il lettore motivato  riuscirà a capire davvero, e a fondo, una delle più brillanti costruzioni intellettuali prodotte dalla mente umana.

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Il successo empirico della relatività generale e le sue implicazioni filosofiche per la comprensione della natura dello spazio e del tempo

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Associazione amici dell’Accademia dei lincei fu costituita nel dicembre 1986 con lo scopo di stabilire e sviluppare un collegamento permanente tra il mondo economico, imprenditoriale e produttivo e accademici nazionale dei lincei. Nell’ambito delle iniziative volte a valorizzare la biblioteca dell’Accademia dei lincei e cortigiana, hanno assunto particolare rilevanza le “letture corsiniane” Tenute da accademici lincei, in programma nella prima domenica del mese in concomitanza con apertura al pubblico di Palazzo Corsica e della biblioteca.

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Introducing Einstein’s Relativity

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There is little doubt that Einstein’s theory of relativity captures the imagination. Not only has it radically altered the way we view the universe, but the theory also has a considerable number of surprises in store. This is especially so in the three main topics of current interest that this book reaches, namely: black holes, gravitational waves, and cosmology.

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Spacetime and Geometry: An Introduction to General Relativity

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Spacetime and Geometry is an introductory textbook on general relativity, specifically aimed at students. Using a lucid style, Carroll first covers the foundations of the theory and mathematical formalism, providing an approachable introduction to what can often be an intimidating subject. Three major applications of general relativity are then discussed: black holes, perturbation theory and gravitational waves, and cosmology. Students will learn the origin of how spacetime curves (the Einstein equation) and how matter moves through it (the geodesic equation). They will learn what black holes really are, how gravitational waves are generated and detected, and the modern view of the expansion of the universe. A brief introduction to quantum field theory in curved spacetime is also included. A student familiar with this book will be ready to tackle research-level problems in gravitational physics.

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Relativity: The Special and the General Theory

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After completing the final version of his general theory of relativity in November 1915, Albert Einstein wrote a book about relativity for a popular audience. His intention was “to give an exact insight into the theory of relativity to those readers who, from a general scientific and philosophical point of view, are interested in the theory, but who are not conversant with the mathematical apparatus of theoretical physics.” The book remains one of the most lucid explanations of the special and general theories ever written. In the early 1920s alone, it was translated into ten languages, and fifteen editions in the original German appeared over the course of Einstein’s lifetime.

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The Physical and Mathematical Foundations of the Theory of Relativity: A Critical Analysis

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This unique textbook offers a mathematically rigorous presentation of the theory of relativity, emphasizing the need for a critical analysis of the foundations of general relativity in order to best study the theory and its implications.  The transitions from classical mechanics to special relativity and then to general relativity are explored in detail as well, helping readers to gain a more profound and nuanced understanding of the theory as a whole.

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The Special Theory of Relativity: Foundations, Theory, Verification, Applications

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This book offers a comprehensive, university-level introduction to Einstein’s Special Theory of Relativity. In addition to the purely theoretical aspect, emphasis is also given to its historical development as well as to the experiments that preceded the theory and those performed in order to test its validity.The main body of the book consists of chapters on Relativistic Kinematics and Dynamics and their applications, Optics and Electromagnetism. These could be covered in a one-semester course. A more advanced course might include the subjects examined in the other chapters of the book and its appendices.
As a textbook, it has some unique characteristics: It provides detailed proofs of the theorems, offers abundant figures and discusses numerous examples. It also includes a number of problems for readers to solve, the complete solutions of which are given at the end of the book.It is primarily intended for use by university students of physics, mathematics and engineering. However, as the mathematics needed is of an upper-intermediate level, the book will also appeal to a more general readership.

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The Einstein Theory of Relativity: A Trip to the Fourth Dimension

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Does the nature of time fascinate you? Does gravity seem a mysterious subject? Are you interested in learning just what it is that Einstein actually did that made him so famous? Then this wonderful book is just the thing. I read the original 1945 edition when I was a high-school student in the 1950s, and it had a tremendous impact on me. I predict the same experience for you, or perhaps a young friend, with this new, updated edition.

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Gravitation and Cosmology: Principles and Applications of the General Theory of Relativity

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A leading physicist delves into relativity and experimental applications Gravitation and Cosmology: Principles and Applications of the General Theory of Relativity offers a Nobel laureate’s perspectives on the wealth of data technological developments have brought to expand upon Einstein’s theory. Unique in basing relativity on the Principle of Equivalence of Gravitation and Inertia over Riemannian geometry, this book explores relativity experiments and observational cosmology to provide a sound foundation upon which analyses can be made. Covering special and general relativity, tensor analysis, gravitation, curvature, and more, this book provides an engaging, insightful introduction to the forces that shape the universe.

La teoria della relatività generale di Einstein ha superato anche le prove più dure, provando la sua veridicità recentemente grazie alla prima fotografia di uno degli oggetti cosmici più affascinanti di sempre, il buco nero M87.
L’immagine ottenuta dai ricercatori dell’UT dimostra come l’ombra del buco nero M87 pieghi lo spaziotempo grazie all’estrema gravità di questo mostro cosmico, agendo come una lente d’ingrandimento sull’ombra del buco nero, che sembra più grande. Le dimensioni dell’ombra del buco nero coincidono con le previsioni teoriche date proprio dalla teoria della relatività.