Premetto che la relativit� non l'ho studiata moltissimo nelle sue
particolarit� e in tutta la matematica che c'� sotto. Ho letto qualche
introduzione alla relativit�, qualche capitolo di qualche libro di
divulgazione scientifica ed ho pensato parecchio. Sono cos� giunto a
delle riflessioni che ho qui riportato per farvi partecipe e per
eventualmente corregere qualche mia idea sbagliata. Ho soffermato
l'attenzione non tanto sulla matematica che c'� sotto ma sui principi che
la relativit� ha capovolto. Spero che ci� che ho scritto non sia
sbagliatissimo e che il vostro apporto possa essermi utile
La teoria della relativit� va a scomodare anche i pi� basilari principi
della fisica classica, fisica che ha dato grandi risultati per secoli e
che continua a darne ancora oggi. Spesso chi si avvicina ad un libro di
relativit� per la prima volta si ritrova davanti:
1) una introduzione con un riassunto dei principi basilari della fisica
classica
2) un accenno ai problemi in cui questa � incappata negli ultimi anni
del XIX secolo
3) la realizazione che forse c'� qualcosa di sbagliato nella fisica
classica
4) l'enunciazioni dei postulati sui quali si erge la teoria della
relativit� ristretta (e qui iniziano i guai)
5) un lungo e noiosissimo discorso su due osservatori posti in due
sistemi di riferimento diversi ciascuno dei quali va a leggere l'ora
sull'orologio proprio o su quello del suo compagno.
6) Una serie di conti che mostrano la dilatazione spazio-temporale, il
concetto di massa relativistica e la formula finale per l'energia E=mc^2
che tanto si vorrebbe capire ma che sembra solo l'ultima delle assurdit�
che tanto ci hanno fatto riflettere.
C'� magari quacuno che non ci ha dovuto pensare poi parecchio ma il
sottoscritto ha avuto non pochi problemi per capire cosa potesse
significare una contrazione spazio-temporale.
Ora posso riassumere i miei pazzi raggionamenti che mi hanno portato a
convincermi della veridicit� di certe asserzioni che prima potevano
sembrarmi semplicemente assurde.
Allora, il punto di partenza che si usa per studiare la relativit� �
quella di andare a rivisitare il concetto di tempo, ma io personalmente
penso che prima di far ci� bisogna rivisitare il concetto di grandezza
fisica.
Cos'� una grandezza fisica? E' una corrispondenza tra un oggetto o un
fenomeno della natura e un numero naturale sulla base di una operazione
di confronto.
Considerate ora che io sono niente pi� che uno studente indietro (e
neanche poco) con gli esami e quindi data la mia posizione concedetemi
qualche strafalcione scientifico, magari criticatelo e fatemi partecipe
delle vostre critiche.
B�, torniamo alla definizione di grandezza fisica, abbiamo detto che essa
� una corrispondenza tra un oggetto della natura o un fenomeno ed un
numero naturale. Ok, pensiamo di essere ai primordi della fisica e di
dover definire una grandezza in modo tale che essa sia collegata a una
delle nostre percezioni soggettive della natura. Per fare tale operazione
occorre perci� procedere con una operazione (anche ideale) che mi
permetta di definire un campione, un oggetto cio� che in seguito sar�
sottoposto ad operazione di confronto con un altro oggetto secondo
parametri di compatibilit� che ora non so ne voglio discutere. Pensiamo
ora che non � pi� una persona sola ai primordi della fisica e con lo
scopo di definire una grandezza fisica legata alle nostre sensazioni
soggettive, pensiamo invece che queste persone sono due o pi�. Ad ognuna
di esse si fa osservare lo stesso fenomeno nelle stesse condizioni e poi
l� si rinchiude ognuno in una stanza separata e gli si dice: "tu non
uscirai di qui finch� non avrai determinato una grandezza fisica legata a
quel fenomeno che hai visto!". Supponiamo che tutte queste persone sono
dei bravi fisici e quindi non realizzeranno definizioni incoerenti. La
domanda che ora ci poniamo � la seguente: queste persone otterranno dallo
stesso fenomeno la stessa grandezza fisica? B�, io direi di no, non solo
si baseranno su campioni differenti, ma anche su definizioni operative
differenti del campione stesso. E' probabile che quello che otterranno
quindi queste persone a seguito delle loro elaborazioni saranno grandezze
fisiche, tutte valide ma completamente scorrelate l'una dall'altra,
l'unico legame che esse hanno tra di loro � la descrizione del medesimo
fenomeno.
Il processo di definizione di grandezza fisica quindi dipende prima di
tutto dalla definizione operativa che si decide di associare ad esso in
secondo luogo � possibile creare due grandezze fisiche distinte l'una
dall'altra ma che rappresentano le nostre stesse percezioni soggettive.
Tutte, ma proprio tutte le grandezze studiate dalla fisica si basano su
una operazione (ideale o non) che porta alla determinazione di un
determinato campione, il tempo � una di queste.
Il tempo per� ha qualcosa di particolare, innanzi tutto occorre
distinguere le nostre sensazioni soggettive da quella che potrebbe essere
UNA grandezza fisica atta a descrivere in maniera oggettiva (pure questo
aggettivo meriterebbe di qualche discorso in pi�) la nostra sensazione.
Ho scritto UNA in maiuscolo proprio ad sottolineare ancora una volta che
questa grandezza collegata a questa nostra sensazione non � unica, non
c'� una corrispondenza biunivoca tra sensazioni del mondo circostante e
grandezze fisiche. Tornando al discorso precedente, io posso prendere x
persone e fargli riscontrare il fenomeno scorrere del tempo.
Semplicemente l� metto tutti quanti ad annoiarsi di fronte ad un orologio
o a un qualunque fenomeno ripetitivo, dopo di che l� spedisco in
gattabuia e l� costringo a determinare una grandezza fisica associato a
quel noioso e lungo esperimento in modo tale che poi mi sapranno dire
qualitativamente quanto pu� essere noioso un tale esperimento o meno.
Ci� che voglio dire con queste parole e lo ripeto per l'ultima volta �
che c'� distinzione tra sensazioni soggettive dei fenomeni del mondo e
grandezze fisiche, inoltre ad una sensazione soggettiva si pu� associare,
come sua misura un numero x non definito (forse infinito) di grandezze
fisiche, l'essenza della grandezza fisica dipender� essenzialmente dalla
sua definizione operativa.
Ainstein con la sua teoria della relativit� ristretta ha fondamentalmente
definito (almeno spero) una nuova definizione di tempo inteso come
grandezza fisica, basandosi su una diversa definizione operativa di esso.
Nella fisica classica il tempo � definito da uno scandire di un fenomeno
ripetitivo, la nostra osservazione di tale fenomeno dipende
essenzialmente dal tempo che impiega la luce per giungere ai nostri
occhi. Cos� un determinato fenomeno accadr� prima o dopo di un altro a
seconda che sia pi� o meno lontano da noi, in pi� se io mi allontano con
velocit� v dalla "sorgente del fenomeno" la luce dovr� impiegare sempre
pi� tempo per arrivare ai nostri occhi a seconda della distanza che mano
mano raggiungo in ogni instante. Sarebbe un po come dire che la
temperatura di un corpo dipende dalla temperatura del termometro perch�
il termometro influenza la temperatura del corpo stesso, in realt� un
termometro misura la temperatura di un corpo quando esso non influenza la
temperatura del corpo stesso. Attraverso la luce posso definire lo
scoccare del tempo (osservando il fenomeno ripetitivo) se la luce stessa
non influenza la mia osservazione del fenomeno. Quest'ultima analogia
l'ho formulata in questo momento e potrebbe essere affetta da qualche--.
da qualcosa che non va! Comunque non ci dilunghiamo su questo.
Spero che da questa lunga spiegazione si intuisce che quando un corpo
viaggia a velocit� prossima a quella del mezzo che utilizzo per
osservarlo (la luce) o quando esse � semplicemente lontano rispetto a noi
allora io non mi posso basare sullo scandire dei fenomeni che avvengono
sul corpo stesso per definire il tempo classico. Sarebbe come misurare la
febbre di una formica con un termometro per bambini, le proporzioni non
sono necessariamente le stesse, ma in entrambe i casi la nostra misura si
basa su uno strumento che altera la misura stessa. Per evitare questo
problema allora io posso definire il tempo in base allo scandire di un
fenomeno che avviene vicino a me (onde evitare una traslazione temporale)
al tempo stesso non viaggi rispetto a me (o che almeno viaggi a velocit�
piccole rispetto a quella della luce, onde evitare dilatazione
temporale). Sarebbe come dire "ok!, per misurare la febbre di una formica
occorre utilizzare un termometro microscopico!".
In altre parole ad ogni punto dello spazio si deve associare un tempo
relativo a quel punto stesso. In altre parole ancora in un punto p dello
spazio per definire il tempo occorre osservare un fenomeno ripetitivo che
avvenga nel punto p stesso. Quanto sar� grande materialmente questo punto
p? Direi tanto, tanto finche un raggio luminoso, che percorra lo spazio
assimilato come punto, impieghi esattamente un tempo t=0. In questo modo,
in questo ben preciso punto ho definito una grandezza che chiamer� tempo,
in un altro punto potr� fare qualcosa di equivalente e in un generico
punto p definir� un suo ben preciso tempo. Formuliamo la cosa in maniera
divera: il tempo � la quarta coordinata del sistema di uno spazio
vettoriale atto a descrivere la fisica dei fenomeni. Ora studiamo il
tempo t che osserviamo in un punto lontano da quello in cui risiediamo, i
due punti sono fermi l'uno rispetto all'altro ma comunque noi avvertiremo
il fenomeno proveniente dal punto lontano non instantaneamente (t=0), ma
dopo un po', d'altra parte anche lo spazio x che ci separa dal punto dove
� avvenuto il fenomeno non � zero.
Ci� che sar� variato osservando un orologio lontano rispetto ad uno
vicino sar� quindi sia il tempo T osservato (sar� aumentato di un certo
t) sia la distanza x che ci separa dall'orologio stesso. Se c � la
velocit� della luce sappiamo che x=ct, possiamo prendere quindi c come
costante di proporzionalit� tra x e t. Ecco che la velocit� della luce �
costante! E' costante perch� ora ho dato una nuova definizione operativa
di tempo, ho quindi definito un tempo diverso dal precedente, una
grandezza fisica diversa, atta sempre a descrivere la medesima sensazione
ma comunque basata su una definizione operativa differente. Se noi
utilizziamo questa grandezza associata alla nostra sensazione di tempo
(tempo relativistico) la velocit� della luce ci risulta costante. Perch�
abbiamo utilizzato la luce per osservare l'universo? Semplicemente perch�
� il segnale pi� veloce che si conosce; se un giorno si arriva a scoprire
un segnale che va pi� veloce della luce, b� quel giorno si utilizzer�
quel segnale per osservare i fenomeni.
In secondo luogo supponiamo che ci sia qualcosa che viaggi pi� veloce
della luce, quest'oggetto ci sorpassa e noi lo vogliamo vedere! Per far
ci� dovremo inviare un flusso continuo di luce che raggiunga l'oggetto
stesso e che poi ci porti la sua immagine ai nostri occhi. B� qui
l'osservazione � banale: se questo oggetto corre pi� veloce della luce,
quest'ultima lo rincorrer� ma non lo raggiunger� mai! E quindi quando ci
riporter� indietro il messaggio che vogliamo avere?
A questo punto se noi definiamo l'universo come quell'ente che � anche
solo indealmente percettibile dall'uomo allora possiamo dire che niente
nell'universo viaggia pi� veloce della luce!
se volete rispondermi in personale fedelemail_at_yahoo.it, gli spammer hanno
distrutto il mio vecchio account >:-\\
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Received on Tue Jan 14 2003 - 19:32:27 CET