Aspetti realistici e illusori in R.R.

emit1
Salve


Il paradosso dei gemelli e' stato affrontato in diversi modi sia matematici che grafici attribuendone la soluzione sia alla
R.R. che alla R.G.
Vorrei confrontare con voi una spiegazione al perche' il gemello che rientra abbia un'eta' inferiore al gemello rimasto.
Siamo in R.R. e non prendiamo in considerazioni le accelerazioni e decellerazioni che possono essere trascurate immaginando che possano essere molto intense per brevissimi periodi non modificando sostanzialmente il tempo del gemello partito.

Vorrei accompagnarmi con un esempio per chiarezza.
A e' il gemello a terra e B e' quello che parte.
A comincia il suo viaggio e come obiettivo ha la stella Mysterium che dista dalla terra 9 milioni di chilometri.
Alla partenza B ha installato un orologio a luce sulla sua astronave e cosi' anche A a terra.
Trascurando quindi le accelerazioni e considerando B in un sistema inerziale per tutto il viaggio e muovendosi a
v = 240000 chilometri al secondo A (a viaggio ultimato) puo' dire che B ha percorso i 9 milioni di chilometri in
37,5 secondi.
Ora pero' A si chiede: quale sara' invece il tempo che e' trascorso nell'astronave durante il viaggio?
Lorentz ci dice che la contrazione porta i 37,5 secondi a 22,5 secondi.(60%)

In sintesi le riflessioni di A sono:

B e' arrivato a destinazione in 37,5 secondi percorrendo 9 milioni di chilometri visto da A ma il suo tempo (interno all'astronave) e' passato piu' lentamente visto da A e cioe' sono passati 22,5 secondi.Quindi rispetto ad A B all'arrivo e' un po' piu' "giovane" rispetto ad A.
Questo e' cio' che dice la R.R.
Purtroppo la situazione e' simmetrica e qui nasce il paradosso: A chi attribuire il ritardo temporale.
Se riflettiamo ci accorgiamo che la dilatazione di Lorentz esiste solo se esiste sempre una differenza di velocita'
tra A e B.Gli orologi a luce posti sia all'interno dell'astronave che a terra durante il viaggio hanno continuato a
ticchettare in maniera perfettamente sincrona essendo i due sistemi inerziali. Non esistono sistemi privilegiati quando si
parla di sistemi inerziali.
Allora dobbiamo concludere che le trasformate Lorentiane avendo valore solo quando esiste una differenza di velocita'
creino una sitazione illusoria che permane fino a che rimagono attivi i presupposti (differenza di velocita').

Pero' come e' stato ampiamente dimostrato per B quando arriva a destinazione sono effettivamente passati 22,5 secondi.
Ritengo che il problema, perche' abbia una soluzione, debba essere visto con un'altra prospettiva in R.R.
Vediamo.
B quando parte (sistema inerziale) crea una situazione simmetrica tra il suo sistema di riferimento e l'universo
che sta attraversando.Infatti possiamo pensare che sia l'universo che gli venga incontro.
Cioe' gli viene incontro alla velocita' di 240000 chilometri al secondo Mysterium e lo spazio che esiste tra l'astronave
e Mysterium stessa.
Questo spazio si contrae a v relativistica per cui i 9 milioni di chilometri visti tali da terra per B sono invece
5,4 milioni che percorrera'analizzando il suo orologio a bordo proprio in 22,5 secondi.
Non c'e' dilatazione temporale ma solo il tempo per percorrere una distanza inferiore.
Qual'e' la differenza concettuale tra i due modi di affrontare il problema che portano pero' allo stesso risultato?
Parlare di dilatazione temporale reale che rimane non soddisfa per le premesse fatte e cioe' l'orologio a luce di B
e' sincrono sempre con quello di A ma segna un tempo inferiore proprio perche' come detto la distanza e' piu' breve.
Parlare invece di contrazione dello spazio ritengo che dia una buona interpretazione dei fatti.
Bisogna distinguere qual'e' l'effetto reale che rimane e che produce il ritardo dall'effetto illusorio che non produce effetti reali.
Se applichiamo queste considerazioni al muone mi chiedevo se visto da terra la dilatazione temporale che gli viene attribuita fosse veramente la causa della sua presenza (circa al 50% degli stessi)sulla terra o non sia piuttosto un effetto illusorio e che la vera spiegazione riguarderebbe la sua permanenza nell'atmosfera per un tempo inferiore.(contrazione dello spazio)
A questo punto pero' non avrebbe piu' senso considerare il sistema di riferimento terra.
Sembrerebbe quasi che cio' che importa in natura siano due aspetti legati ad un unico sistema di riferimento che abbia queste caratteristiche:

1) Perfetta simmetria.
2) Interazione con lo spazio che sta attraversando.

Cio' che ho scritto e' una semplice premessa per discutere effettivamente su aspetti realistici e illusori in relativita'.
Grazie

Risposte
emit1
So che ne abbiamo gia' discusso ma piu' ci penso e piu' ritengo che lo spazio sia il fattore determinante e che la dilatazione tempo non possa dare effetti realistici.
Grazie della pazienza.

Sk_Anonymous
Ma ne avevamo già parlato, mi sembra.
In RR, devi prendere il pacchetto completo degli effetti relativistici, derivanti dalla costanza della luce nel vuoto in tutti i riferimenti inerziali: relatività della contemporaneità, rallentamento degli orologi in moto, contrazione delle lunghezze.
Guardati questo link, l'esempio numerico con disegno che avevo messo, di una astronave GALILEO che viaggia verso una Stella a 36a.l. Il viaggio è immaginato sia con un unica velocità (linea azzurra), sia con velocità variabile a tratti : i tratti si possono rendere infinitesimi, e le variazioni di velocità continue, non "a scatti" , quindi l'asse dei tempi dell'astronave varia con continuità rimanendo sempre tangente alla linea di universo che viene fuori curva.

viewtopic.php?f=19&t=103595&hilit=+relatività#p683610

Tieni però presente questo :

1)Hai detto che la situazione tra A e B è perfettamente simmetrica: non lo è. Il gemello B in moto, se immagini una linea di universo curva, cambia con continuità il proprio riferimento inerziale di quiete momentaneo, cosa che invece non succede a quello fermo sempre nello stesso riferimento inerziale terrestre (gemello A)
2) il tempo proprio di B è di 22,5 secondi, il tempo proprio di A è 37.5 secondi.
Ma deve essere ben chiaro questo :
Se l'orologio di A batte con questo ritmo : tic tac tic tac tic tac....
l'orologio di B batte con quest'altro ritmo : tiiic....taaac....tiiic...taaac ....

non so se ho reso l'idea. Il secondo scandito dall'orologio B in moto "è più lungo" (mi sia consentita questa imprecisione di linguaggio) del secondo scandito dall'orologio di A. E questo succede qualunque sia il tipo di orologio di B.
Solo che B, e tutto ciò che viaggia con B nell'astronave, non si accorge per nulla di questo fatto. B potrà rendersi conto che per lui è trascorso meno tempo proprio rispetto al tempo trascorso per A solo nel momento in cui ha la possibilità di confrontare il suo orologio con un altro degli orologi di A, ovvero fermi nel riferimento inerziale in cui è fermo A (il primo confronto è avvenuto al momento della partenza quando A e B si sono separati).
Questo è un punto che a molti sfugge. Fin quando B guarda solo il suo orologio da polso, non potrà rendersi conto che il suo tempo sta rallentando rispetto a quello di A, e più aumenta la velocità e quindi B cambia il riferimento inerziale di quiete momentanea, più cresce la lentezza del battito del suo orologio. Nel momento in cui B è arrivato a destinazione sulla Stella, e si ferma, egli è ritornato nello stesso riferimento inerziale di A, perciò il suo orologio riprende a battere con lo stesso ritmo di quello che trova sulla Stella, che poi è identico a quello sulla Terra.
3) È chiaro che in queste condizioni B deve calcolare la durata del suo viaggio a $v= 0.8$ basandosi sull'effetto di contrazione delle lunghezze, quindi dello spazio: lo spazio per B è contratto a $0.6*9 = 5.4$ milioni di anni, che diviso per $v=0.8c$ fanno esattamente $22.5s$ .
Ma i due effetti: rallentamento degli orologi in moto e contrazione delle lunghezze, sono per così dire "duali" (il fattore $R = 1/\gamma = 0.6$ è lo stesso)
4) è evidente quindi che per A sulla Terra lo spazio non si contrae, bensì si dilaterà il tempo di B, e quindi A dice che B impiegherà $0.6*37.5 s= 22.5s$ di tempo di B. Questo è l'unico ragionamento relativistico che può fare A riguardo a B.

5) infine occorre dire che per spiegare l'effetto gemelli non è per niente necessaria la RG (si può anche fare, ma basta semplicemente integrare il tempo proprio sul cammino percorso).

Guarda anche quest'altro link

viewtopic.php?f=19&t=106885&hilit=+relatività#p703199

bastano due motociclette relativistiche, a terra, per verificare l'effetto gemelli.

Perché dunque ritieni che l'effetto di contrazione delle lunghezze sia reale, e quello di rallentamento degli orologi in moto sia illusorio? Sono reali entrambi.

emit1
C'e' tanto da dire, se sei daccordo ci soffermiamo su un aspetto alla volta.
La premessa e' che stiamo confrontando sistemi inerziali.
Tutto cio' che succede ad A accade a B e viceversa.
B non avverte nulla vede solo la terra allontanarsi e non puo' dire se e' lui che si sta allontanando o e' la terra
con l'universo che si allontana da lui.Certo noi sappiamo come stanno le cose ma dal punto di vista prettamente
fisico le due situazioni sono davvero simmetriche.
All'interno dell'astronave la sua linea di universo e' una retta come lo e' quella della terra all'interno della terra stessa
E salira' solo sull'asse tempo se l'allontanamento viene attribuito al sitema che si guarda.
Non capisco cosa intendi "il gemello B cambia con continuità il proprio riferimento inerziale di quiete momentaneo..."
Lo cambia rispetto ad A come A lo cambia rispetto a B.

Sk_Anonymous
Hai dato un'occhiata al diagramma di Minkowski del "viaggio di Galileo" che avevo messo nel primo link?

viewtopic.php?f=19&t=103595&hilit=+relatività

Considera per ora solo la linea di universo azzurra, che è l'asse dei tempi dell'astronave in moto con velocità $0.6$ . Essendo la Stella distante $36a.l.$, il tempo coordinato (cioè valutato a Terra) per la durata del viaggio di Galileo è di $36/0.6 = 60$ anni terrestri.
Ma Galileo valuta che lo spazio dalla Terra alla Stella sia contratto, il fattore di contrazione vale $R=0.8$, quindi la distanza secondo Galileo è di $0.8*36 = 28.8 a.l.$. E Quindi Galileo dice: impiegherò $28.8/0.6 = 48$ anni del mio tempo proprio per arrivare su S.
Perciò, tra la durata valutata da Terra e la durata valutata da Galileo c'è proprio il fattore di dilatazione del tempo $0.8$ , infatti ; $60 *0.8 = 48$.
Quando Galileo arriva su S, legge sull'orologio coordinato posto su S (orologio che è sincrono a quello terrestre, e marca quindi il tempo coordinato) il tempo $60$ anni .
MA lui si aspettava di trovare un altro tempo! Infatti, per la simmetria che dici tu, Galileo ragiona dicendo:
"Il mio orologio segna $48$ anni . Poichè laTerra si sta allontanando da me con $v=0.6$, devo applicare ai $48$ anni del mio tempo proprio il fattore di riduzione $0.8$ , quindi troverò che l'orologio locale segnerà il tempo : $0.8* 48 = 38.4 $anni . E invece non è così.
Se guardi, vedrai che la "retta di contemporaneità" di Galileo interseca l'asse del tempo coordinato terrestre nell'istante $38.4$ anni.

Chi ha ragione dei due, finora? Qui occorre invocare la "relatività della contemporaneità"

Ora devo chiudere però.

emit1
Purtroppo ho poco tempo ma nei ritagli cerco di preparare la risposta anche perche' ci sono diverse cose da discutere...
Nel frattempo ti riporto quanto ho letto in un forum tempo fa e ti chiedo di esprimere una tua opinione..
......riprendiamo l’astronave di prima. Se la sua velocità fosse vicina a quella della luce, noi la vedremmo spostarsi in modo
lentissimo. Non perché la nave spaziale ha veramente rallentato, anzi lei è velocissima,
ma perché per noi una frazione di secondo dell’astronauta ossia dell’astronave in movimento
è diventato un tempo pari a secoli e secoli...

Ma ....forse non ho capito...

emit1
Ho cercato di indagare quale fosse la differenza sostanziale di vedute tra noi e penso di averla centrata.
Per te il rallentamento del tempo dell'astronave visto da terra e' un fatto reale che si registra all'interno dell'astronave mentre
anche se l'astronauta non se ne rende conto in quanto attorno a lui tutto e' rallentato.
La mia visione invece e' un po' differente in quanto per me e' solo un'illusione che rimane fino a che esiste una differenza di velocita'
relativistica di velocita' tra i due sistemi per poi non lasciare tracce.
Ora vedo di avanzare delle obiezioni sulla tua ipotesi.
Premetto che io seguo una mia logica e cerco di non farmi influenzare da cio'che viene riportato in vari testi.
1) Anche se non ti e' molto gradito devo posizionare un orologio a luce sia sull'astronave che a terra.
Ora mandiamo l'astronave in un sistema inerziale a v paragonabile a c.
Secondo la tua ipotesi cio' che viene calcolato da terra "rimane" all'interno.
Cioe' l'orologio come simpaticamente hai scritto invece di fare tic..tic..tic..farebbe tiiic..tiic..tiic.
Ora se fosse cosi'ci sarebbe da fare i conti con la velocita' della luce.
L'orologio e' montato in posizione normale alla direzione che ha l'astronave e lo spazio in altezza dell'astronave
non viene toccato da Lorentz visto da terra.Questo vuol dire che se effettivemente all'interno il tempo rallentasse
anche il fotone rallenterebbe e questo non puo' essere.Cioe' all'interno la traiettoria dello stesso e' sempre la minima
e normale al "pavimento dell'astronave"e quindi il tempo all'interno batterebbe come quello sulla terra.
2) Immaginiamo che accanto al sistema inerziale terra ci siano anche altri n sistemi inerziali ognuno con velocita' differenti rispetto alla terra.
Ognuno vedra' cose differenti sull'astronave o meglio conoscera'come si comporta rispetto a loro l'orologio interno all'astro-
nave stessa.Mi chiedevo come si possa rapportare il tempo dell'astronauta con tutti i tempi differenti che i sistemi inerziali
vedranno.Ma soprattutto quando arriva a destinazione lui ha il suo orologio e che tempo segnera'?
3) Oltre alla dilatazione del tempo da terra sanno che ci sara' anche una contrazione della lunghezza dell'astronave.
All'arrivo mi risulta difficile immaginare che la stessa si sia effettivamente contratta cioe' e' un effetto illusorio
che permane fino a che esisterebbe la differenza di velocita'.Non mi sembra corretto fare questa supposizione per la lunghezza
e non farla per il tempo.

La mia impostazione bypassa questi paradossi.
1) Se asserisco che il rallentamento del tempo non e' all'interno e visto dall'astronauta non cado piu' nel paradosso
della variazione della velocita' c.
2) Tutti i sistemi inerziali saranno daccordo nell'affermare che l'astronave andra' incontro alla sua meta e quindi lo
spazio che la separa da essa si contrae e quindi percorrendo uno spazio inferiore il suo orologio all'arrivo
segnera' un orario inferiore non perche' si sia dilatato il tempo ma solo perche'il percorso e' piu' breve il tutto
a prescindere da quello che possono calcolare in riferimento all'astronave.
3) La contrazione non sara' dell'astronave ma solo dello spazio che attraversa.
Ecco allora che quando arriva non avrebbe senso pensare ad una sua ipotetica contrazione.
Questo modo di pensare come avevo gia'scritto ci porta ad una intrpretazione dei sistemi di riferimento non convenzionale.
E' solo quel riferimento che puo' stabilire una relazione di simmetria con lo spazio che sta attraversando che lo rende privilegiato.

Anche se abbiamo un po' di confidenza con questi aspetti siamo sempre ai confini dell'interpretazione ed e' questo
che fa della relativita' la parte, insieme alla quantistica, piu' interessante della fisica.
Ho scritto un po' alla svelta spero di aver espresso il mio pensiero senza contraddizioni...

Sk_Anonymous
Accipicchia (dice un mio amico), affermi che hai poco tempo, e scrivi dei romanzi! E sono anche romanzi difficili da interpretare! (io scherzo!).

Innanzitutto devo dirti che quello che hai riportato nel precedente messaggio, e cioè quello che hai letto su qualche sito, è una emerita stupidaggine, per non dire altro...Se l'astronave viaggia a velocità prossima a $c$ rispetto a me osservatore inerziale terrestre, io la vedrò sfrecciare a quella velocità, rispetto a me (repetita iuvant, mai come qui!), non la vedrò lentissima!
Il concetto è chiaro per me, e deve esserlo anche per te : il rallentamento del tempo dell' orologio in moto rispetto al tempo di un altro osservatore inerziale è un fatto che si verifica per tutto ciò che esiste dentro l'astronave, e in un riferimento solidale con l'astronave,ma è sempre riferito alle valutazioni di tale tempo da parte dell' altro osservatore! Quello che hai letto è dovuto forse al fatto più incompreso di tutta la RR : il tempo è legato strettamente al sistema di riferimento (lasciamo stare l'influenza dei campi gravitazionali sul tempo, è un altro discorso).
E questo mi dà modo per rispondere a uno dei tuoi dubbi, il secondo: se vi sono $n$ osservatori inerziali, che guardano tutti la stessa astronave, e gli $n$ osservatori hanno $n$ velocità diverse tra loro, anche l'astronave viaggia con velocità diverse rispetto a ciascuno degli $n$ osservatori, quindi i fattori di Lorentz saranno diversi da un osservatore all'altro, e diversi saranno i rallentamenti del tempo-nave rispetto ai tempi-osservatore.
MA il tempo accumulato dall'astronave nel viaggio è sempre lo stesso, è il tempo proprio, uguale al quadri-intervallo diviso $c$ : $ \Delta\tau = (\Deltas)/c$

Ti ricordo che il quadri-intervallo è invariante in tutti i riferiementi inerziali. Se indico con apice il mio riferimento, e con più apici altri riferimenti, e senza apice il riferimento-nave, devo avere:

$\Deltas^2 = \Deltas'^2 = \Deltas''^2 = .....$

E cioè, con riferimento a diagrammi di Minkowski (x,t) , (x',t') , (x", t"), ...... :

$-(\Delta\tau)^2 + (\Deltax)^2 = -(\Deltat')^2 + (\Deltax')^2 = -(\Deltat'')^2 + (\Deltax'')^2 = .....$

Al primo membro, per l'astronave si ha : $ (\Deltax)^2 = 0 $ (la stella è sull'asse del tempo $t$ della nave)


La relazione differenziale tra i tempi degli osservatori è sempre questa :
$dt(i) =\gamma(i)*d\tau$
dove l' indice $(i)$ si riferisce a ciascuno degli $n$ osservatori. Il tempo proprio $d\tau$ è invece sempre quello, segnato dall'orologio a parete fissato dentro l'astronave.

Metti pure l'orologio a luce nell'astronave. Il fotone viaggia a $c$ in tutti i riferimenti inerziali, non cambia la sua velocità. Solo che mentre in direzione perpendicolare al moto la distanza tra emettitore/ricevitore e specchio è invariata, nella direzione del moto se aumenti la velocità dell'orologio a luce (rispetto alla Terra, sempre!) aumenta (sempre rispetto alla Terra) il percorso fatto di due diagonali che deve seguire il fotone per essere emesso, riflesso e raccolto : quello che aumenta in spazio si perde in tempo (rispetto alla Terra!), e il tempo dell'astronave (rispetto al tempo terrestre!) rallenta. Ci vorrebbe un disegnino.

La contrazione della lunghezza dell'astronave certamente termina quando l'astronave si ferma, ma teniamo presente che dobbiamo precisare "si ferma" rispetto a chi, cioè in quale riferimento inerziale! Hai presente il paradosso del palo portato a spalla da un corridore relativistico, che entra giusto giusto in un garage col fondo chiuso perchè viaggia a velocità relativistica, ma non ci entrerebbe se fosse in quiete rispetto al garage?

Il famoso fisico W.Rindler non esita ad affermare che la contrazione del palo è reale, il palo entra, sbatte nella (robustissima!!!) parete posteriore e quindi l'estremità che ha toccato si ferma, cambiando il suo riferimento, mentre l'altra estremità viaggia ancora, perchè "ancora non sa" che l'estremità anteriore si è arrestata! quindi è possibile chiudere la porta quando il palo è entrato tutto...e dopo il palo rimane compresso e deformato dentro al garage chiuso.

I tuoi punti di vista, perdonami, non li capisco.
Il primo punto : non c'è variazione di $c$, quindi non c'è paradosso.
Per il 2), ti ho già risposto la volta scorsa. L'osservatore inerziale non vede contratta la distanza tra lui e la Stella, che è ferma rispetto a lui. L'osservatore inerziale sa che la Stella dista $D$, e che la nave rispetto a lui ha velocità $v$, quindi impiegherà il tempo-osservatore $D/v$. Basta.
Se c'è un altro osservatore inerziale in moto rispetto al primo, e quindi in moto rispetto alla stella, farà diverse valutazioni di tempo-volo, sempre nel suo riferimento, tenuto conto della diversa velocità della nave (che si deve comporre relativisticamente con la velocità relativa della stella).

Non capisco che c'entri la contrazione dell'astronave con la contrazione dello spazio vista dall'astronave.

emit1
Riporto:
Metti pure l'orologio a luce nell'astronave. Il fotone viaggia a c in tutti i riferimenti inerziali, non cambia la sua velocità. Solo che mentre in direzione perpendicolare al moto la distanza tra emettitore/ricevitore e specchio è invariata, nella direzione del moto se aumenti la velocità dell'orologio a luce (rispetto alla Terra, sempre!) aumenta (sempre rispetto alla Terra) il percorso fatto di due diagonali che deve seguire il fotone per essere emesso, riflesso e raccolto : quello che aumenta in spazio si perde in tempo (rispetto alla Terra!), e il tempo dell'astronave (rispetto al tempo terrestre!) rallenta. Ci vorrebbe un disegnino.

Allora...La retta diagonale ha un senso solo dalla terra ma all'interno dell'astronave non e' in diagonale e' normale al la direzione del moto ..come fai a dire che all'interno il tempo rallenta ?
E' un aspetto fondamentale e vale la pena rimanerci su.

Sk_Anonymous
"EMIT":
Riporto:
..........................
Allora...La retta diagonale ha un senso solo dalla terra ma all'interno dell'astronave non e' in diagonale e' normale al la direzione del moto ..come fai a dire che all'interno il tempo rallenta ?
E' un aspetto fondamentale e vale la pena rimanerci su.


Certo che ci rimaniamo su! È veramente fondamentale.
Il fatto che, scusami, non hai ancora ben chiaro è il seguente : il tempo dell'astronave "non rallenta dentro l'astronave!". Nella astronave (che è un riferimento inerziale per i suoi occupanti e per i fenomeni fisici che vi si svolgono) Il tempo proprio scorre, rispetto all'astronauta che guarda il suo orologio da polso o a parete, sempre alla stessa maniera, qualunque sia la velocità dell'astronave rispetto a un altro osservatore inerziale esterno. Qui sta il punto Emit!
Quando si dice : "rallentamento degli orologi in moto" , le paroline importanti sono: "....in moto".
Con questo modo di dire si intende che se io, osservatore inerziale (supponiamo a Terra) valuto il ritmo con cui l'orologio solidale alla nave batte il tempo, e lo confronto col ritmo del mio orologio terrestre, trovo che quello in moto rispetto a me va più lento, e maggiore è la velocità della nave rispetto a me più grande è il rallentamento che registro. Questo vuol dire.

Nell'orologio a luce, un fotone viaggia a $c$ tra un emettitore/ricevitore ER e uno specchio S: i due aggeggi sono posti ad una certa distanza $L$. Il fotone emesso giunge allo specchio, viene riflesso e torna al ricevitore. Quindi il tempo segnato dall'orologio a luce è : $\Delta\tau = (2L)/c$ . Se per esempio $L = 0.15 m$ risulta $\Delta\tau = 1 ns$

Se mettiamo l'orologio a luce nell'astronave, col braccio $L$ perpendicolare alla velocità , il braccio non subisce contrazione di Lorentz. Il tempo $\tau$ segnato dall'orologio a luce è sempre $1ns$ (esempio di prima) rispetto all'astronave.
Ma un osservatore terrestre vede che tra la partenza del fotone da E e l'arrivo su S, e poi la riflessione da S e l'arrivo in R, lo specchio si è spostato con velocità $v$ rispetto a lui: maggiore è la velocità, più lunghe sono le diagonali che il fotone deve percorrere, sempre con velocità $c$, rispetto all'osservatore terrestre.
Applicando il teorema di Pitagora si arriva alla formuletta che mette in rapporto il tempo terrestre con quello dell'astronave.

Tu potresti dire, come hai detto all'inizio : ma allora, anche rispetto all'astronave risulta che il tempo terrestre rallenta, e il fattore di riduzione è sempre lo stesso! Per cui la RR è fasulla.
E io ti rispondo : è vero, si può considerare la Terra che si allontana con velocità uguale e contraria rispetto all'astronave, per cui hai lo stesso $R = sqrt(1-v^2)$. Ma l'effetto gemelli non finisce con i due riferimenti che si allontanano per sempre l'uno dall'altro. L'effetto gemelli finisce che quello in volo ad un certo punto si ferma e torna indietro, cambiando sistema di riferimento inerziale (almeno una volta, ma questo è poco realistico. Ti invito nuovamente a guardare gli esempi che ti ho linkato prima)

emit1
Il fatto e' che stiamo dicendo le stesse cose.
Nell'astronave il tempo non rallenta ma il rallentamento e' solo "calcolato" da chi sta a terra.
Rispondimi con precisione su questo:
1) Sei daccordo che all'interno dell'astronave il raggio sara' sempre normale alla direzione del moto?
2) Sei daccordo che l'ipotenusa del triangolo rettangolo ha ragione di esistere solo se vista dalla terra?
I due tratti per te sono uguali ?
Basandoti solo su i due aspetti considerati spiegami quale e' la tua conclusione.
Non e' necessario ripescare il quadrivettore in quanto qualsiasi elaborazione matematica si basa su interpretazioni fisiche
e se queste vengono messe in discussione....

Sk_Anonymous
"EMIT":
Il fatto e' che stiamo dicendo le stesse cose.


Non proprio...

Rispondimi con precisione su questo:
1) Sei daccordo che all'interno dell'astronave il raggio sara' sempre normale alla direzione del moto?

Parli del fotone che va avanti e indietro da emettitore a specchio e ritorno al ricevitore? Certo, nell'astronave il percorso è perpendicolare al moto, quindi non c'è contrazione di Lorentz. Se il braccio è lungo $L=15 cm$, un ciclo andata-ritorno vale $1ns$ di tempo-nave. Per compiere 1 miliardo di cicli, ci vuole $1s$ di tempo-nave.
2) Sei daccordo che l'ipotenusa del triangolo rettangolo ha ragione di esistere solo se vista dalla terra?

Certo. Il fatto che l'orologio a luce viaggi con velocità, supponiamo, $v=0.6$ rispetto all'osservatore $A$ a Terra fa sí che, rispetto ad A, il fotone debba percorre un cammino più lungo di L.
I due tratti per te sono uguali ?


Quali due tratti ? Non capisco la domanda. L'ipotenusa è più lunga del cateto, ed è percorsa dal fotone sempre con velocità $c$.
Basandoti solo su i due aspetti considerati spiegami quale e' la tua conclusione.


La mia conclusione (che non è mia ma della RR) è che, rispetto all'osservatore terrestre che sta guardando l'orologio in moto con vel. $v=0.6$ rispetto a lui ( questo è il fatto essenziale!), per percorrere l'ipotenusa il fotone impiega più tempo-terrestre. Per compiere 1 miliardo di cicli, secondo l'osservatore terrestre ci vogliono $1.25$ secondi del suo tempo ( $\gamma = 1.25$
Invece, l'astronauta pensa che il terrestre debba misurare un tempo pari a $0.8*1s = 0.8s$
LA RR dice che "hanno ragione tutti e due", perchè gli intervalli di tempo vanno riferiti al sistema di riferimento.
Non e' necessario ripescare il quadrivettore in quanto qualsiasi elaborazione matematica si basa su interpretazioni fisiche
e se queste vengono messe in discussione....


Quadrivettori, quadri-intervalli, iperbole invariate, cono di luce... ecc. ....si basano tutti sulle trasformazioni di Lorentz tra riferimenti inerziali. Se accetti queste, non devi avere difficoltà ad accettare quelli.

È sbalorditivo, quanto sopra? Certo. È inusuale? Diciamo che è fuori del senso comune. Come d'altronde è fuori dal comune pensare di viaggiare a $0.6c = 180.000 (km)/s$

Ti consiglio questi libri : Sexl e Schmidt - Spaziotempo- ed Boringhieri.
Anche : MAx Born : la sintesi einsteiniana -ed Boringhieri.
Ancora : Resnick : Introduzione alla relatività ristretta

Intanto, guardati queste 4 pagine per la storia dei gemelli :

emit1
Scusami riusciresti a spiegarmi perche' il tempo proprio e' differente nei sistemi inerziali.
Ho ben presente la costruzione dell'orologio a luce e come si ricavano le T.L.
Grazie

emit1
Mi sono espresso molto male il tempo proprio e' un'invariante.Mi chiedevo come salta fuori dopo aver costruito il triangolo.
Non dovrebbe essere t cioe' il tempo che impiega la luce a percorrere la minima distanza che e' appunto quella verticale.

Sk_Anonymous
E infatti Emit, infatti...però hai detto che conosci bene l'orologio a luce, e sai ricavare la trasformazioni di Lorentz...Permettimi di esprimere qualche perplessità.
E allora vediamolo, quest'orologio a luce, cosí forse ci aiuta anche a capire la questione del rallentamento del tempo di un orologio in moto rispetto ad un altro orologio: è qui secondo me il tuo intoppo. Non hai ancora afferrato che ha senso parlare di "rallentamento del tempo" di un orologio in moto solo rispetto ad un altro riferimento! Ma prima un chiarimento.
Non ha senso parlare di "rallentamento del tempo" in assoluto, cioè con riferimento al...proprio riferimento!
Non ha proprio senso. Pensa a questo banalissimo esempio. Vai dall'orologiaio e compri un orologio nuovo di zecca. L'orologiaio te lo regola sull'ora dell'orologio a parete nel suo negozio, che per ipotesi supponiamo sia esattissimo e perfettamente in sincronia con l'orologio a parete che sta a casa tua. Gli orologi a parete sono nello stesso riferimento, e vano perfettamente all'unisono.
Tu prendi il tuo acquisto, e dopo 1 ora torni a casa...e qui con tua sorpresa trovi che l'orologio acquistato dice che sono passati solo 55 min , non 60 come ti aspetteresti! Che cosa deduci? Deduci che hai comprato una caccavella (cioè, un coso che non vale certamente i 150 euro spesi!). Insomma il tuo orologio nuovo ritarda!

Come hai fatto ad accorgetene? Semplicemente perchè hai confrontato il tuo orologio con almeno due orologi fissi a terra : il primo è quello del negozio, il secondo è quello di casa tua. Solo confrontando la caccavella con due orologi terrestri ti sei potuto rendere conto che esso ritarda. Se non avessi mai più nel corso della vita confrontato la caccavella con orologi terrestri, avresti detto di aver fatto un buon acquisto.

Ora questo esempio è semplicissimo e facilmente comprensibile. E perché non deve essere altrettanto comprensibile che, dato un orologio in riferimento inerziale, in moto rispetto ad un altro, solo confrontando il primo con almeno due del secondo riferimento puoi verificare se il primo ritarda rispetto al tempo del secondo?

Vediamo un piccola variante dell'orologio a luce. Nel disegno allegato ho immaginato uno specchio $F$ e un dispositivo mobile $M$ costituito da un emettitore/ricevitore (ER) di fotoni, in moto verso destra con velocità $vecv$. Nel riferimento di $M$, è lo specchio a viaggiare verso sinistra con velocità $-vecv$, il dispositivo emette e riceve un fotone, nel tempo : $\DeltaT_M = (2D)/c$
Nel riferimento di F, lo specchio è fermo, è M(ER) a muoversi vero destra. Il fotone emesso da E viene raccolto da R dopo un percorso fatto di due diagonali, come si vede in figura, che valgono ognuna : $1/2c*\DeltaT_F$ , essendo $\DeltaT_F$ il tempo del riferimento F.



I passaggi sono facili, e sono scritti sul disegno. Alla fine risulta : $\DeltaT_F = \gamma*\Delta T_M$

Questo significa : nel momento in cui l'osservatore solidale con $F$ va ad impicciarsi dei fatti che accadono in $M$, trova che tra emissione e ricezione del fotone non c'è accordo tra loro.

La ragione di fondo è nella relatività della contemporaneità tra eventi dello spaziotempo.

In RR , un evento non avviene solo nello spazio o solo nel tempo, avviene nello spaziotempo: non si può non tenere conto della separazione spaziale tra eventi separati temporalmente, bisogna tener conto di entrambe le separazioni, cosa che fanno le trasformazioni di Lorentz.
Qui abbiamo due eventi:
1) emissione di un fotone da E
2) ricezione del fotone da R

Sono due eventi che, rispetto al dispositivo mobile M, sono separati soltanto nel tempo di M, evidentemente. Invece rispetto al riferimento F in cui lo specchio è fisso sono separati non solo nel tempo di F, ma anche nello spazio di F. E a velocità relativistiche non si può ignorare questa diversità. Ecco perchè rispetto al tempo di M quello misurato da F risulta maggiore di un fattore $\gamma$.
Ma i due eventi sono sempre gli stessi, qualcosa di "invariante" tra loro ci deve essere: ed è il quadri-intervallo.

Comunque ,ti metto il link ad un corso di RR, semplice e chiaro. C'è anche il paradosso dei gemelli, spiegato con la sola RR, senza RG, con tre riferimenti inerziali, come ti avevo detto.

http://poincare.matf.bg.ac.rs/~zarkom/B ... s_crop.pdf

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PS : non ho messo lo spoiler al disegno, perché mettendo lo spoiler mi si cancella una fetta del disegno a destra, non so il perché. Qualcuno potrebbe spiegarlo e porre rimedio?

emit1
Ti ho ringraziato una volta per la tua disponibilita' e lo faccio ancora.
L'orologio a luce che hai descritto non mi sembra che porti nulla di nuovo come concetto all'orologio a luce tradizionale.
Hai solo considerato lo specchio mobile nella figura 1 che anche se fosse fisso rispetto a M il risultato sarebbe lo stesso.
Nella figura 2 il sistema di riferimento e' lo specchio stesso :Tutto il sistema puo' essere sostituito considerando l'orologio
a v rispetto al sistema di riferimento esterno.

(Non complichiamo)
L'esempio dell'orologiaio parte dal presupposto che dai per scontato che l'orologio acquistato sia una patacca.
Ed e' proprio questo il punto della questione.
Ti chiedo all'interno dell'astronave che si trova in un sistema inerziale l'orologio a luce sara' rappresentato
dalla figura 1 o 2?
Tu mi dirai e' certamente la 1 pero'.....
E' quello che metterai al posto dei puntini che non mi convince.
Anche se non e' quello che i testi sacri riportano io la vedo diversamente.
La diagonale ha ragione d'essere solo se esiste una differenza di v tra l'astronave e la terra quando la terra vede
l'astronave o viceversa.Si forma per il semplice fatto che la natura ci ha fatto uno scherzo che e' quello della costanza di c.
Solo da terra si presuppone che il tempo sia differente perche' e' solo da terra che il raggio impiega piu' tempo ad arrivare
al ricevitore e cosi' viceversa.
Ogni sistema inerziale vedra' cose differenti in rapporto al tempo dell'astronave.
Ma se dentro l'astronave la situazione e' quella della figura 1 non posso accettare che il suo tempo non sia sincrono
con quello di tutti i sistemi inerziali visti al loro interno.
Se poi arrivando ad una certa destinazione l'astronauta confronta il suo orologio con l'orologio del luogo dove si trova
e trova effettivamente che e' rimasto indietro ci deve essere un'altra spiegazione oltre a quella che definisco immaginaria.
E la spiegazione e' solo nella contrazione dello spazio per la simmetria che si e' creata tra la destinazione e l'astronave.
Ha percorso un tratto piu' breve e l'orologio segna un tempo inferiore.
In questo modo non esisterebbe piu' la simmetria con la terra perche' la stessa insieme all'universo si allontana
dall'astronave, pero' da terra si conosce che l'astronave si sta avvicinando alla destinazione e quindi si puo' facilmente dedurre
che esistera' una contrazione spaziale(che accompagnera' sempre l'astronave) che portera' fuori sincronia gli orologi terrestri con quelli dell'astronave.
In generale anche se non c'e' una destinazione e l'astronave sta fuori terra per il tempo che vogliamo esisterebbero due situazioni per me .
Terra e universo in allontanamento e terra e universo in avvicinamento rispetto all'astronave.
In tutti e due i casi esiste sempre una contrazione nella direzione del moto dell'astronave che le fa coprire spazi inferiori
rispetto a quelli misurabili da terra e che le fara' rimanere l'orologio indietro rispetto terra.
Non si parlerebbe piu' di dilatazione temporale ma semplicemente di orologi che funzionano in maniera sincrona ma che rimarrebbero indietro solo perche' coprirebbero distanze inferiori.

Lo so che non e' quello che dice la relativita' e quindi non e' quello che pensi pero' se hai voglia ti chiedo di dimenticare per
un attimo le conseguenze che conosci relative all'orologio a luce e di seguire quanto riportato con l'obiettivo di trovare obiezioni nel ragionamento che possano far crollare il tutto ma senza confrontare tutto cio' con quello che conosci seguendo solo cio' che ti suggerisce la tua logica.

Sk_Anonymous
"EMIT":
..........
Ti chiedo all'interno dell'astronave che si trova in un sistema inerziale l'orologio a luce sara' rappresentato
dalla figura 1 o 2?
Tu mi dirai e' certamente la 1 pero'.....E' quello che metterai al posto dei puntini che non mi convince.

Si, per me (se non vuoi che dica per la RR, ma questo significa "per me"...) la figura 1 vale in tutte le astronavi, qualunque sia la loro velocità rispetto ad un unico riferimento (supp. La Terra).
E però....la diagonale ha lunghezza diversa, vista da Terra, se diverse sono le velocità delle astronavi. Se due astronavi sono affiancate e viaggiano alla stessa velocità, l'astronauta della seconda vedrà la fig. 1 dentro la prima, e viceversa. Mi spiace che non ti convinca.
......Si forma per il semplice fatto che la natura ci ha fatto uno scherzo che e' quello della costanza di c

Eh sí , è uno scherzetto che la Natura ha fatto al povero Isacco..

........
Ma se dentro l'astronave la situazione e' quella della figura 1 non posso accettare che il suo tempo non sia sincrono con quello di tutti i sistemi inerziali visti al loro interno.


Che cosa vuol dire per te "sincronia" ? Vuol dire che devi fare un confronto tra orologi in sistemi inerziali diversi, e verificare che i due orologi, pur esistendo tra i sistemi una velocità relativa, battono all'unisono? (mamma mia come è difficile trovare parole semplici per esprimere concetti difficili!). Ma la RR distrugge proprio questo : se c'è una velocità relativa tra i due riferimenti inerziali, non c'è "sincronia".
Se poi arrivando ad una certa destinazione l'astronauta confronta il suo orologio con l'orologio del luogo dove si trova e trova effettivamente che e' rimasto indietro ci deve essere un'altra spiegazione oltre a quella che definisco immaginaria.
E la spiegazione e' solo nella contrazione dello spazio per la simmetria che si e' creata tra la destinazione e l'astronave.
Ha percorso un tratto piu' breve e l'orologio segna un tempo inferiore.

E cosí, stai dando per scontato questo : " tutti gli orologi nel proprio riferimento scandiscono il tempo allo stesso ritmo. Solo che la distanza spaziale si contrae, di più o di meno in base alla velocità, e perciò l'orologio, sempre con quel ritmo, segna un tempo minore". Ma guarda che niente ti vieta di pensare così. Anzi, l'astronauta come ripeto non imputa il minor tempo di volo al "rallentamento del suo orologio" . La imputa proprio alla contrazione dello spazio.
In questo modo non esisterebbe piu' la simmetria con la terra perche' la stessa insieme all'universo si allontana dall'astronave, pero' da terra si conosce che l'astronave si sta avvicinando alla destinazione e quindi si puo' facilmente dedurre che esistera' una contrazione spaziale(che accompagnera' sempre l'astronave) che portera' fuori sincronia gli orologi terrestri con quelli dell'astronave.

Invece il terricolo non la vede proprio, la contrazione dello spazio che vede l'astronauta! Il terricolo ragiona sugli orologi, e dice che quello in moto rallenta rispetto al suo. Dire "...si puo' facilmente dedurre che esistera' una contrazione spaziale...." è facile dirlo, ora che lo sappiamo...., ma non è tanto facile, pensaci, in realtà!

Lo so che non e' quello che dice la relativita' e quindi non e' quello che pensi pero' se hai voglia ti chiedo di dimenticare per un attimo le conseguenze che conosci relative all'orologio a luce e di seguire quanto riportato con l'obiettivo di trovare obiezioni nel ragionamento che possano far crollare il tutto ma senza confrontare tutto cio' con quello che conosci seguendo solo cio' che ti suggerisce la tua logica.


La risposta te l'ho già data, più o meno : faccio più fatica ad accettare la "contrazione dello spazio" che non il rallentamento del tempo. Da Terra, io non vedo lo spazio che si contrae per l'astronave.

Ma poi, scusa, come fai ad accettare la contrazione dello spazio come più "vera" della dilatazione del tempo? È proprio la RR che dice : le lunghezze si contraggono "perchè devo rilevare gli estremi del regolo, quando lo misuro, nello stesso istante" . E su questo "stesso istante" casca il fisico classico, poiché "stesso istante" ha significati diversi a seconda dello stato di moto dell'osservatore, come ben sai: la "contemporaneità" assoluta non esiste (ma ci sono scuole di pensiero contrarie, anche oggi, che dicono: macché! Si può parlare di contemporaneità assoluta, basta adottare altre trasformazioni tra riferimenti, non quelle di Lorentz. Le chiamano "trasformazioni inerziali" . Ad es vedi F. Selleri -Lezioni di Relativita- ed Progedit)

In RR va preso il pacchetto completo, l'ho già detto.
Tu credi che io non abbia difficoltà ad accettare certe conclusioni controintuitive della RR? Ce l'ho anch'io.

Cuspide83
Navigatore mi interessa la questione della scuola di pensiero della "contemporaneità assoluta". Hai altro materiale da indicare oltre al Selleri?

Sk_Anonymous
Cuspide,
se cerchi in internet "trasformazioni inerziali", trovi tra i primi questo articolo, proprio di Selleri:
http://www.brera.unimi.it/sisfa/atti/1996/selleri.html

il qual tra l'altro inizia con una affermazione categorica che qui capita a puntino :
" Oggi il rallentamento degli orologi in moto è molto ben stabilito da una ricca evidenza sperimentale, tanto che possiamo considerarlo un ben definito fenomeno della natura e non una fantasia teorica di incerta validità. Uno degli esperimenti più precisi e convincenti al riguardo è del 1977, se si considerano le particelle subatomiche come piccoli orologi naturali. In questo esperimento furono misurate le vite medie di muoni positivi e negativi usando l'anello di accumulazione del CERN [1]. Ogni muone è una particella instabile che in media dopo due milionesimi di secondo si disintegra spontaneamente in un elettrone e in due diversi neutrini. Muoni aventi una velocità pari a $0.9994c$ , corrispondente a un fattore $\gamma = 30$, circolavano in un anello di 14 m di diametro con un'accelerazione centripeta pari a $10^(18) g $, g essendo l'accelerazione di gravità. ....."

Poi l'autore prende una strada tutta sua, non conforme alla RR. Ma questa è un'altra storia.

Un'altra ricerca che puoi fare è sulla "One way speed of light" : hai di che divertirti! Numerosi autori contestano il fatto che la velocità della luce non è misurabile su percorsi di sola andata. E ne tirano fuori conseguenze che, secondo la comunità scientifica, non sono accettabili. Io ho letto qualcosa, ne so poco...ma attenzione perché è materia che scotta.

emit1
Mi chiedo in riferimento a quanto ho riportato nei post prcedenti sulla vita media del muone:
L'osservatore a terra applica le T.L. e ne deduce che la vita del muone si allunga.
Ma lo stesso osservatore potrebbe dire il muone per arrivare a noi incontra l'atmosfera.
Ecco la situazione di simmetria con essa.Che sia il muone a vedere l'universo venirgli incontro insieme all'atmosfera e la terra o io che lo vedo arrivare esiste un fatto che e' presente in entrambe le situazioni.
E cioe' il muone per arrivare a terra si muove contro lo spazio e questo si contrae.
Allora non c'e' nessuna dilatazione temporale ma solo l'attraversamento di una distanza piu' breve.
Non e' necessario mettersi a cavallo del muone e' solo prendere coscienza di quello che sta accadendo.
In sintesi se prendiamo come unico sistema di riferimento l'oggetto che stiamo analizzando e stabiliamo se per lui esiste una situazione di particolare simmetria con lo spazio e' sufficiente per la comprensione di tali fenomeni.(mie supposizioni :roll:
E' giusto quello che avevi scritto che la contrazione dello spazio e' una "conseguenza" della relativita' del tempo ma mi chiedo se possano esserci altre spiegazioni .
La contrazione del tempo esiste bene e' da imputarsi pero' ad un rallentamento degli orologi o a percorsi piu' brevi che lasciano per forza di cose l'orologio indietro rispetto a chi vede lo stesso percorso piu' lungo?
Non potrebbe essere sufficiente l'ammissione di una contrazione spaziale che chi e' a terra sa che esiste senza portarsi per forza nell'altro sistema di riferimento.
Non si faceva es riferimento solo alla contrazione delle lunghezze di FitzGerald per dare una spiegazione all'esperimento di Michelson e Morley ?

Sk_Anonymous
La situazione : "dilatazione del tempo-contrazione delle lunghezze" è simmetrica, come dice la RR. Penso si possa invocare l'una e/o l'altra a secondo della necessità. Ma lo penso da dilettante appassionato, nient'altro.
Quando però leggo che i muoni nell'anello di accelerazione del Cern subiscono un allungamento di vita medio corrispondente a $\gamma = 30$ vista la velocità di $0.9994c$, mi viene da pensare solo alla dilatazione del tempo. il muone segue un percorso curvo (circolare?), quindi mi riesce difficile immaginare che per lui ci sia una "contrazione della lunghezza" ....: mesi fa ci siamo accapigliati con un ciclista relativistico che sosteneva che la circonferenza di una ruota di bicicletta, portata a velocità relativistica, si accorcia nel riferimento rotante, e invece con la RG si vede il contrario: la conclusione della RG è che la circonferenza (dovrebbe) allungarsi. Ma dopo ho scoperto che su questo argomento del disco rotante relativistico sono stati scritti fiumi di parole, addirittura libri (basta digitare "rotating disc in relativity" ), e non si è arrivati ad alcuna conclusione certa. Nel percorso curvo del muone, andiamo incontro allo stesso tipo di problema. Francamente non me la sento.
Preferisco sapere che il ritmo degli orologi atomici posti sui satelliti del GPS deve essere corretto, tra l'altro, per tener conto del fatto che la velocità relativa al suolo li farebbe rallentare, della quantità prevista proprio dalla RR. E poi si aggiungono altre correzioni, tra cui quella opposta per la RG, che farebbe invece accelerare il ritmo per il maggior potenziale gravitazionale.

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