Costanza della velocità della luce
Buonasera a tutti, pensando alla costanza della velocità della luce, che vale come sappiamo circa $300 000$ km/s.
Mi sono venute alcune perplessità:
Essa è sempre costante, o la si definisce così in particolari condizioni?
Sapendo che se passa vicino un oggetto che crea un campo gravitazionale essa si incurva, credo strettamente in funzione del campo quindi anche della sua massa.
Stando così le cose nel processo di curvatura del raggio di luce la velocità rimane costante? Perché?
Ringrazio chi voglia rispondere a queste domande che certamente per un fisico esperto sono di semplice risoluzione. Saluti.
Mi sono venute alcune perplessità:
Essa è sempre costante, o la si definisce così in particolari condizioni?
Sapendo che se passa vicino un oggetto che crea un campo gravitazionale essa si incurva, credo strettamente in funzione del campo quindi anche della sua massa.
Stando così le cose nel processo di curvatura del raggio di luce la velocità rimane costante? Perché?
Ringrazio chi voglia rispondere a queste domande che certamente per un fisico esperto sono di semplice risoluzione. Saluti.
Risposte
È costante in tutti i sistemi di riferimento inerziali. Che sono poi quelli nei quali le leggi della fisica non possono cambiare. Quindi in questo senso, sì è sempre costante.
In realtà la luce non curva, va dritta. È lo spazio-tempo che si incurva "attorno" a lei. In genere si fa questo esempio: prendi un lenzuolo, tienilo teso per gli angoli e disegna una linea dritta che va da un lato a quello opposto. Poi posiziona un peso al centro in modo che il lenzuolo si incurvi. La linea è dritta o curva? Per me che la vedo dall'esterno è curva, ma se mi mettessi nel mondo 2D del lenzuolo la vedrei ancora dritta. È una buona analogia per comprendere in modo intuitivo quello che accade. Poi la struttura dello spazio tempo è formalmente un po'più complicata.
In realtà la luce non curva, va dritta. È lo spazio-tempo che si incurva "attorno" a lei. In genere si fa questo esempio: prendi un lenzuolo, tienilo teso per gli angoli e disegna una linea dritta che va da un lato a quello opposto. Poi posiziona un peso al centro in modo che il lenzuolo si incurvi. La linea è dritta o curva? Per me che la vedo dall'esterno è curva, ma se mi mettessi nel mondo 2D del lenzuolo la vedrei ancora dritta. È una buona analogia per comprendere in modo intuitivo quello che accade. Poi la struttura dello spazio tempo è formalmente un po'più complicata.
Se qualcuno fosse interessato al calcolo della deflessione della luce nel campo gravitazionale del Sole, qui c'è un esempio .
MA si può eseguire il calcolo anche in altri modi .
MA si può eseguire il calcolo anche in altri modi .
"Nikikinki":
In realtà la luce non curva, va dritta. È lo spazio-tempo che si incurva "attorno" a lei. In genere si fa questo esempio: prendi un lenzuolo, tienilo teso per gli angoli e disegna una linea dritta che va da un lato a quello opposto. Poi posiziona un peso al centro in modo che il lenzuolo si incurvi. La linea è dritta o curva? Per me che la vedo dall'esterno è curva, ma se mi mettessi nel mondo 2D del lenzuolo la vedrei ancora dritta.
Lo spazio-tempo è curvo ma se non sbaglio è grazie a questa proprietà che è stata dimostrata corretta e verificata la teoria della relatività generale.
Ora nell' esempio la luce se segue lo spazio curvo come può proseguire dritta?
Quello che voglio dire è che curvando l'ambiente in cui si muove la luce, noi la vediamo curva. E sì, la curvatura durante un'eclissi fu la dimostrazione lampante che anche la relatività generale funzionava. Però la luce "non si accorge che curva" così come un corpo che si muove di velocità paragonabile a c non si rende conto degli effetti della relatività speciale che lo riguardano se osserva solo sé stesso. Può rendersene conto un altro osservatore in un altro sistema di riferimento inerziale.
"curie88":
Ora nell' esempio la luce se segue lo spazio curvo come può proseguire dritta?
Che vuol dire “dritta”?
La velocità della luce è una costante perchè lo spazio è ritenuto isotropo (questa è una condizione), ovvero si crede ragionevolmente che il vuoto abbia proprietà fisiche con uguali valori in tutto l'universo.
-Il valore di isolamento elettrico del vuoto $epsilon_0$, pari a 8,854.. x 10^-12 Farad/metro (costante dielettrica del vuoto)
-Il valore adimensionale di permeabilità $mu_0$, pari a 4$pi$ x 10^-7 Henry/metro (costante di permeabilità magnetica)
Essendo queste proprietà determinanti l'effetto di propagazione delle onde elettromagnetiche.:
$c=1/sqrt (epsilon _0 \cdot mu _0$
ne deriva che la velocità c deve essere la stessa ovunque.
Tuttavia l'universo è pieno di alterazioni di campo (anisotropie) generate dalla presenza circostante di cariche elettriche.
L'alterazione della condizione di isotropia del campo modula il dielettrico del vuoto, modificando dunque la velocità di propagazione delle onde em.
Per fare un esempio, un corpo celeste produce variazioni significative del valore di permittività lungo l'asse di direzione al centro di massa. Dai rilevamenti interferometrici, la risultante c lungo quest'asse è diversa da 299.792.458 m/s: è maggiore verso il centro di massa e minore nel verso opposto.
-Il valore di isolamento elettrico del vuoto $epsilon_0$, pari a 8,854.. x 10^-12 Farad/metro (costante dielettrica del vuoto)
-Il valore adimensionale di permeabilità $mu_0$, pari a 4$pi$ x 10^-7 Henry/metro (costante di permeabilità magnetica)
Essendo queste proprietà determinanti l'effetto di propagazione delle onde elettromagnetiche.:
$c=1/sqrt (epsilon _0 \cdot mu _0$
ne deriva che la velocità c deve essere la stessa ovunque.
Tuttavia l'universo è pieno di alterazioni di campo (anisotropie) generate dalla presenza circostante di cariche elettriche.
L'alterazione della condizione di isotropia del campo modula il dielettrico del vuoto, modificando dunque la velocità di propagazione delle onde em.
Per fare un esempio, un corpo celeste produce variazioni significative del valore di permittività lungo l'asse di direzione al centro di massa. Dai rilevamenti interferometrici, la risultante c lungo quest'asse è diversa da 299.792.458 m/s: è maggiore verso il centro di massa e minore nel verso opposto.
"gugo82":
[quote="curie88"]Ora nell' esempio la luce se segue lo spazio curvo come può proseguire dritta?
Che vuol dire “dritta”?[/quote]
Come se si muovesse su una linea retta?
"mainlinexile":
La velocità della luce è una costante perchè lo spazio è ritenuto isotropo (questa è una condizione), ovvero si crede ragionevolmente che il vuoto abbia proprietà fisiche con uguali valori in tutto l'universo.
-Il valore di isolamento elettrico del vuoto $epsilon_0$, pari a 8,854.. x 10^-12 Farad/metro (costante dielettrica del vuoto)
-Il valore adimensionale di permeabilità $mu_0$, pari a 4$pi$ x 10^-7 Henry/metro (costante di permeabilità magnetica)
Essendo queste proprietà determinanti l'effetto di propagazione delle onde elettromagnetiche.:
$c=1/sqrt (epsilon _0 \cdot mu _0$
ne deriva che la velocità c deve essere la stessa ovunque.
Tuttavia l'universo è pieno di alterazioni di campo (anisotropie) generate dalla presenza circostante di cariche elettriche.
L'alterazione della condizione di isotropia del campo modula il dielettrico del vuoto, modificando dunque la velocità di propagazione delle onde em.
Per fare un esempio, un corpo celeste produce variazioni significative del valore di permittività lungo l'asse di direzione al centro di massa. Dai rilevamenti interferometrici, la risultante c lungo quest'asse è diversa da 299.792.458 m/s: è maggiore verso il centro di massa e minore nel verso opposto.
Grazie per l'intervento costruttivo.
"curie88":
[quote="gugo82"][quote="curie88"]Ora nell' esempio la luce se segue lo spazio curvo come può proseguire dritta?
Che vuol dire “dritta”?[/quote]
Come se si muovesse su una linea retta?[/quote]
E che cos'è una linea retta?
Non vale la geometria euclidea mi suggerisci...?
Una linea retta, ma la intendo finita, dunque preferisco parlare di segmento(anche se il senso è comune), il cui ultimo è un insieme di punti che stanno tra loro in successione senza seguire alcuna deviazione rispetto agli estremi $A$ e $B$ del segmento presi come punti di riferimento. In sostanza la deviazione di riferimento potrebbe essere calcolata come angolo $t=O_1AB$ tra un osservatore $O_1$ e i due punti estremi $A$ e $B$;
Se l'osservatore $O_1$ viene messo perpendicolarmente al segmento AB e difronte(ad una distanza costante D) al punto estremo $A$ il segmento $AO_1$ sarà nuovamente un segmento retto. Dunque l'angolo $O_1AB$ vale $pi/2$ ed è retto.
Dicendo che un oggetto $X$ puntiforme, ovvero punto del segmento $AB$, si muove in linea retta da $A$ a $B$, asserisco che spostando l' osservatore $O_1$(messo inizialmente perpendicolarmente ad $A$ e difronte ad esso) da $A$ verso $B$ contemporaneamente e alla stessa velocità di $X$, il cui ultimo, quindi, prosegue sulla linea parallela rispetto al segmento su cui prosegue $O_1$, allora deve essere sempre vero durante tutto il moto, nel tempo $T$ il teorema di Pitagora tra i tre punti $O_1$, $A$, $B$ del triangolo $O_1AB$ in cui l'angolo $t(T)=O_1AB$ è necessariamente e sempre retto durante il moto al tempo $T$ ed è la misura della deviazione di $X$ dal segmento $AB$. Notare che se la linea è retta durante tutto il moto la distanza $D(T)$ rimane costante.
Una linea retta, ma la intendo finita, dunque preferisco parlare di segmento(anche se il senso è comune), il cui ultimo è un insieme di punti che stanno tra loro in successione senza seguire alcuna deviazione rispetto agli estremi $A$ e $B$ del segmento presi come punti di riferimento. In sostanza la deviazione di riferimento potrebbe essere calcolata come angolo $t=O_1AB$ tra un osservatore $O_1$ e i due punti estremi $A$ e $B$;
Se l'osservatore $O_1$ viene messo perpendicolarmente al segmento AB e difronte(ad una distanza costante D) al punto estremo $A$ il segmento $AO_1$ sarà nuovamente un segmento retto. Dunque l'angolo $O_1AB$ vale $pi/2$ ed è retto.
Dicendo che un oggetto $X$ puntiforme, ovvero punto del segmento $AB$, si muove in linea retta da $A$ a $B$, asserisco che spostando l' osservatore $O_1$(messo inizialmente perpendicolarmente ad $A$ e difronte ad esso) da $A$ verso $B$ contemporaneamente e alla stessa velocità di $X$, il cui ultimo, quindi, prosegue sulla linea parallela rispetto al segmento su cui prosegue $O_1$, allora deve essere sempre vero durante tutto il moto, nel tempo $T$ il teorema di Pitagora tra i tre punti $O_1$, $A$, $B$ del triangolo $O_1AB$ in cui l'angolo $t(T)=O_1AB$ è necessariamente e sempre retto durante il moto al tempo $T$ ed è la misura della deviazione di $X$ dal segmento $AB$. Notare che se la linea è retta durante tutto il moto la distanza $D(T)$ rimane costante.
"curie88":
Non vale la geometria euclidea mi suggerisci...?
Non suggerisco nulla.
Ti ho chiesto di definire seriamente cos'è una retta e tu mi rispondi con una definizione da terza elementare:
"curie88":
Una linea retta, ma la intendo finita, dunque preferisco parlare di segmento(anche se il senso è comune), il cui ultimo è un insieme di punti che stanno tra loro in successione senza seguire alcuna deviazione rispetto agli estremi $A$ e $B$ del segmento presi come punti di riferimento. In sostanza la deviazione di riferimento potrebbe essere calcolata come angolo $t=O_1AB$ tra un osservatore $O_1$ e i due punti estremi $A$ e $B$.
[blablabla..., n.d. gugo82]
che non significa nulla.
La domanda resta: cos'è una retta?
O, se ti piace di più, che cos'è un segmento?
Ti sei sempre definito un dilettante che cerca di dare piacere nell'insegnamento?
[hide="Testo offensivo nei riguardi di un membro della community."]Sei per conto mio un arrogante, e le tue abilità in matematica non fanno di te una bella persona e soprattutto non dai alcun piacere quando ti "diletti" ad insegnare![/hide]In ogni caso se ti aspettavi una risposta universitaria vattela a leggere su Wikipedia.
[hide="Testo offensivo nei riguardi di un membro della community."]Sei per conto mio un arrogante, e le tue abilità in matematica non fanno di te una bella persona e soprattutto non dai alcun piacere quando ti "diletti" ad insegnare![/hide]In ogni caso se ti aspettavi una risposta universitaria vattela a leggere su Wikipedia.
A cosa serve poi la definizione algebrica e astratta ricavabile da Wikipedia, che poi è talmente astratta che è comunque comprensibile da un bambino di 1° media.
Serve a far capire che domande facili hanno risposte difficili, le quali non si comprendono se non dopo anni di studio di certe questioni.
Saprai certamente (e se non lo sai, studia) che la definizione intrinseca di "retta" e la modellazione delle proprietà dello "spazio" ha le sue radici nella Geometria Differenziale (o, per lo meno, nel Calcolo delle Variazioni).
E la modellazione dello "spazio" che accettiamo oggigiorno (2019 d.C.) è completamente differente da quella del tempo di Euclide (III sec. a.C.) o del tempo di Newton (1687 d.C., anno della pubblicazione dei Principia).
Quello che stai cercando di mettere insieme è il vecchio modello di "spazio assoluto" di Newton, basata sulla Geometria di Euclide, nella quale l'osservatore descrive lo spazio come se lo guardasse dall'esterno, anziché essendo una parte di esso.
Questo modello di spazio funziona localmente per descrivere fenomeni fisici che avvengono a velocità contenute; ma non funziona globalmente o per descrivere fenomeni fisici che avvengono con velocità prossime a quelle della luce. In altri termini, se ti ostini a pensare alle rette euclidee non andrai da nessuna parte.
[xdom="gugo82"]Detto ciò, che è anche più del dovuto date le offese, chiudo.[/xdom]
Saprai certamente (e se non lo sai, studia) che la definizione intrinseca di "retta" e la modellazione delle proprietà dello "spazio" ha le sue radici nella Geometria Differenziale (o, per lo meno, nel Calcolo delle Variazioni).
E la modellazione dello "spazio" che accettiamo oggigiorno (2019 d.C.) è completamente differente da quella del tempo di Euclide (III sec. a.C.) o del tempo di Newton (1687 d.C., anno della pubblicazione dei Principia).
Quello che stai cercando di mettere insieme è il vecchio modello di "spazio assoluto" di Newton, basata sulla Geometria di Euclide, nella quale l'osservatore descrive lo spazio come se lo guardasse dall'esterno, anziché essendo una parte di esso.
Questo modello di spazio funziona localmente per descrivere fenomeni fisici che avvengono a velocità contenute; ma non funziona globalmente o per descrivere fenomeni fisici che avvengono con velocità prossime a quelle della luce. In altri termini, se ti ostini a pensare alle rette euclidee non andrai da nessuna parte.
[xdom="gugo82"]Detto ciò, che è anche più del dovuto date le offese, chiudo.[/xdom]
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