Cosa significa E = mc², la famosa formula di Einstein?

Si tratta, forse, della più semplice, e allo stesso tempo complessa, formula mai scritta nella storia della scienza e della matematica. Ormai ha raggiunto e superato il secolo di vita (risale infatti al 1905) ma, ai giorni nostri, con l'evoluzione delle teorie sull'origine dell'universo, e le nuove domande che nascono ad ogni risposta, risultato ottenuto, rimane attualissima e inattaccabile.

E = mc², nata dalla mente del fisico tedesco Albert Einstein, riassume l'essenza del nostro mondo, di tutto ciò che ci circonda. Tutto quel che vediamo, tocchiamo, respiriamo, e anche noi stessi, tutto quanto esiste grazie a questa equazione. 

È la Teoria della Relatività Ristretta. Ma cosa significa?

Bene, iniziamo a capirne i "componenti", uno per uno.

• E : è la misura dell'energia
• m : è la misura della massa
• c : è la velocità della luce

Come potete notare, nella formula, la velocità della luce è elevata al quadrato.

In pratica, Einstein ci dice che

L'energia è uguale alla massa moltiplicata per il quadrato della velocità della luce.

Bella teoria, avvincente, accattivante. Però, in termini pratici, alla fin fine, cosa vuol dire? 

Proviamo con una spiegazione semplice, anche se non è facile in quanto, pur essendo un'equazione "piccola", compatta, è rivoluzionaria e determina eventi, da un lato distruttivi, dall'altro creativi.

Partiamo da un corpo (termine utilizzato in fisica per descrivere il nostro "oggetto" protagonista).

• "E" = è l'energia che questo corpo possiede o che è in grado di liberare, creare, emettere;
• "m" = è la sua massa (proprietà fisica del corpo, in stato di riposo, in "quiete", esprimibile in chilogrammi);
• "c" = come abbiamo già scritto è la velocità della luce, l'unico dato certo dell'equazione e che equivale a 299.792,458 chilometri al secondo (km/s).

Da un primo ragionamento che si può fare sulla formula di Einstein, E = mc², cosa notiamo di particolare, che stupisce molto? 

Qualcosa a cui non siamo abituati alla vita di tutti i giorni, perché potrebbe apparire solo come un effetto speciale realizzato in un film o in un gioco di prestigio.

Capito? No? Ok, vediamo subito di cosa si tratta.

Einstein ci sta dicendo che l'energia, in qualche modo, è uguale alla massa se questa raggiunge una certa velocità. Cioè, l'energia si può trasformare in massa, così come la massa si può trasformare in energia!

Caspita! Sediamoci un attimo che è meglio.

In pratica, il fisico tedesco vorrebbe dire che un corpo, ad esempio un pianeta, se dovesse raggiungere il quadrato della velocità della luce, potrebbe scomparire del tutto, disintegrarsi, e dare origine ad una grande energia?

Proprio così. La massa non scompare, si trasforma in qualcos'altro, in energia (ricordate il famoso "nulla si crea, nulla si distrugge, tutto si trasforma"? Beh, niente di più vero).

Tuttavia, essendo un'equazione, è vero anche che l'energia, divisa per il quadrato della velocità della luce, si trasformi in materia. Anche qui sembra fantascienza, perché la formula ci dice che dal nulla, con solo energia e velocità della luce, si può creare la materia.

Sbalorditivo. Eppure, è fisica, ed è la base da cui molti altri fisici hanno tratto teorie sull'origine dell'universo, come la famosa teoria del Big Bang. 

Questa infatti dice che tutto l'universo sia nato da una grande esplosione di un unico corpo concentrato, compatto, ad altissima densità (dove la forza di gravità doveva essere immensa, tipo quella che caratterizza i buchi neri) che ha raggiunto temperature talmente elevate (energia) da esplodere, espandendosi nello spazio ad una velocità molto elevata. 

In questo contesto, l'energia avrebbe dato origine alla materia, alle galassie, a tutto ciò che oggi esiste nel nostro universo. Tutto quanto, da un unico piccolo corpo.

Se poi, come alcuni sostenevano* fino a poco tempo fa, l'universo in espansione, un giorno, smettesse di espandersi e tendesse a rimpicciolirsi, compattarsi, fino a diventare un unico corpo formato da tutti i pianeti, le stelle, le galassie del cosmo, arriverà il momento in cui tutta la materia, schiacciata verso un unico punto (implosione), darà luogo ad un'energia tale (pressione, temperatura..) da provocare una nuova esplosione, con il risultato che tutta la materia scaraventata all'esterno ad un velocità elevatissima si trasformerà in energia. 

Attenzione, parliamo dei primi attimi, corrispondenti ad un tempo pari a milionesimi di miliardesimo di miliardesimo di miliardesimo di secondo. In pratica, un secondo dopo il Big Bang, tutto è già accaduto.

*("sostenevano" perché alcune teorie recenti parlano di un universo in continua espansione)

Prima del 1905, e della teoria di Einstein, tutti pensavano che materia ed energia fossero due elementi della fisica completamente diversi e senza alcun legame. Il fisico tedesco, con la formula E = mc², ha "scombussolato" tutte le teorie precedenti e ha dato il via a tutte le teorie oggi prodotte da tanti scienziati, fisici.

Il fattore determinante è la velocità. 
Il quadrato della velocità della luce, dunque, permette di creare energia dalla materia e materia dell'energia.

Albert Einstein è nato a Ulm, in Germania, nel 1879 (14 marzo) ed è morto a Princeton, negli Stati Uniti, nel 1955. Il fisico e filosofo tedesco è stato poi naturalizzato svizzero e statunitense. Quando pubblicò le sue più importanti teorie, come quella appena descritta, aveva appena 26 anni!

Questa pagina non vuole rappresentare un testo di fisica di alto livello, bensì una spiegazione semplice, con terminologia basilare, alla portata dei più, per far capire un po' il significato della formula di Einstein ad un pubblico non abituato a questo tipo di argomenti.