Dilatazione tempi relatività ristretta
Buongiorno a tutti,
ho iniziato a studiare la relatività ristretta (da autodidatta) e ho letto parecchie dispense presenti in internet.
Penso di aver capito bene il concetto dilatazione dei tempi, inteso come durata differente di uno stesso fenomeno, a seconda che sia visto da osservatori diversi (inerziali) in moto relativo tra loro.
In particolare, la conclusione di questo fenomeno della dilatazione dei tempi è appunto che il tempo rallenta in modo apprezzabile, viaggiando a velocità confrontabili con quella della luce.
Ciò che ancora non mi è chiaro è se la dilatazione dei tempi riguarda solo la durata di un singolo fenomeno (intervallo di tempo tra 2 eventi distinti), o anche per es. il nostro processo biologico di invecchiamento (vedasi paradosso dei gemelli) e, in caso affermativo, il perchè succede, ovvero la spiegazione fisica di tale fenomeno.
Mi spiego meglio... un conto è constatare che un certo fenomeno sia scandito da tempi diversi se osservato da sistemi inerziali in moto relativo tra loro, un altro è accettare e capire perchè, viaggiando a velocità della luce, i nostri processi biologici rallentino.
Vi ringrazio sin d'ora del vostro aiuto diretto o se potete suggerirmi la lettura di qualche dispensa che spieghi il mio dubbio in dettaglio.
ho iniziato a studiare la relatività ristretta (da autodidatta) e ho letto parecchie dispense presenti in internet.
Penso di aver capito bene il concetto dilatazione dei tempi, inteso come durata differente di uno stesso fenomeno, a seconda che sia visto da osservatori diversi (inerziali) in moto relativo tra loro.
In particolare, la conclusione di questo fenomeno della dilatazione dei tempi è appunto che il tempo rallenta in modo apprezzabile, viaggiando a velocità confrontabili con quella della luce.
Ciò che ancora non mi è chiaro è se la dilatazione dei tempi riguarda solo la durata di un singolo fenomeno (intervallo di tempo tra 2 eventi distinti), o anche per es. il nostro processo biologico di invecchiamento (vedasi paradosso dei gemelli) e, in caso affermativo, il perchè succede, ovvero la spiegazione fisica di tale fenomeno.
Mi spiego meglio... un conto è constatare che un certo fenomeno sia scandito da tempi diversi se osservato da sistemi inerziali in moto relativo tra loro, un altro è accettare e capire perchè, viaggiando a velocità della luce, i nostri processi biologici rallentino.
Vi ringrazio sin d'ora del vostro aiuto diretto o se potete suggerirmi la lettura di qualche dispensa che spieghi il mio dubbio in dettaglio.
Risposte
Se vuoi sapere la risposta filosofica del perché esiste la relatività nessuno te la potrà mai dare. La teoria ha una sua consistenza ma parte semplicemente dal presupposto che tutte le leggi della fisica sono uguali in sistemi di riferimenti inerziali. La fisica studia i "perché" solo nel limite in cui possono essere collegati ad un "come". Oltre quel limite c'è la religione. Il tempo permea ogni cosa, è una dimensione a tutti gli effetti. Un asse in un sistema di riferimento quadridimensionale. Se espandi questo asse, tutti i fenomeni avverranno in un tempo maggiore, anche i nostri processi biologici ovviamente. Il come lo derivi dalle trasformazioni di Lorentz, che lasciano invariate il quadrato della distanza in questo spazio quadridimensionale (ed altre quantità) e fanno subire agli eventi una trasformazione che nella realtà è sperimentalmente verificata sia la stessa che avviene a grandi velocità. Il perché funzioni nessuno lo sa. Il mondo è fatto da 4 dimensioni e funziona in quel modo lì. Ci sono altre teorie che ipotizzano più dimensioni, ma fino ad ora non hanno ottenuto nessun riscontro sperimentale. Se e quando questo avverrà avremo anche informazioni per collegare quello che ora è solo un "perché" ad un "come" ed estendere la nostra comprensione della natura. Oppure le cose stanno proprio così e basta. Ti faccio notare che sebbene la costanza della velocità della luce , per SRI, faccia parte del postulato della relatività che ho detto, il fatto che sia la velocità massima raggiungibile non è assolutamente una deduzione della relatività. Appare come limite nella rappresentazione matematica ma questo non vuol dire nulla. Se accettiamo che il mondo sia a quattro dimensioni del tipo citato è però necessario porla come limite per conservare i rapporti causa-effetto tra gli eventi. Ma anche lì è un "perché" legato al nostro modo di vedere le cose. Certo darebbe fastidio non sapere chi ha causato cosa, no?
Ciò che ancora non mi è chiaro è se la dilatazione dei tempi riguarda solo la durata di un singolo fenomeno (intervallo di tempo tra 2 eventi distinti), o anche per es. il nostro processo biologico di invecchiamento (vedasi paradosso dei gemelli) e, in caso affermativo, il perchè succede, ovvero la spiegazione fisica di tale fenomeno.
Mi spiego meglio... un conto è constatare che un certo fenomeno sia scandito da tempi diversi se osservato da sistemi inerziali in moto relativo tra loro, un altro è accettare e capire perchè, viaggiando a velocità della luce, i nostri processi biologici rallentino.
Hai detto " viaggiando alla velocità della luce" : no, nessun oggetto materiale può viaggiare a $c$ , solo particelle prive di massa, come i fotoni. I corpi materiali possono viaggiare solo a velocità inferiori a $c$ , anche se negli acceleratori di particelle si possono avere velocità pari a $0.9995c $ : sono esperimenti realmente eseguiti.
Ogni fenomeno fisico periodico è un orologio. Il tuo cuore è un orologio. Se il tuo cuore batte 60 volte al minuto a terra, considerata come riferimento inerziale, e tu intraprendi un viaggio su un'astronave che viaggia rispetto a terra ad una velocità , supponiamo , pari a $0.8c$ , il tuo cuore nel riferimento dell'astronave batterà sempre al ritmo di $60 bpm$ . Ma, visto da terra , il tuo cuore batterà ad un ritmo inferiore . Infatti tra gli intervalli di tempo proprio dell'astronave , che si indicano con $Delta\tau$ , e quelli di tempo coordinato ( terrestre) $Delta t $ , tra due eventi che sono due successivi battiti del cuore , passa la relazione :
$Delta t = \gammaDelta tau$
A terra la durata di un battito è : $ Deltat = 1/(60) min = 1s $ . Sull'astronave , hai ugualmente $1s$ . Ma, visto da terra , il tuo cuore sembra battere più lentamente :
$1/x = gamma *1/(60) rarr x = 60/\gamma = 0.6*60 "bpm" = 36 "bpm" $
Ti do alcune indicazioni di dispense di relatività :
http://theory.fi.infn.it/casalbuoni/lav ... tivita.pdf
http://theory.fi.infn.it/colferai/relat ... ta_1.7.pdf
http://www.pitt.edu/~jdnorton/teaching/ ... rinciples/
https://web.stanford.edu/~oas/SI/SRGR/n ... Harris.pdf
http://www.damtp.cam.ac.uk/research/gr/ ... ty2010.pdf
ma ce n'è una marea, sia in italiano che, soprattutto , in inglese ! Qui ci sono anche vari esercizi , senza i quali non si può dire di aver capito bene la teoria :
https://www.phas.ubc.ca/~mcmillan/rqpdf ... tivity.pdf
Una breve considerazione : gli esperimenti finora condotti riguardano essenzialmente particelle elementari , che si possono spingere a velocità molto elevate in laboratorio. Come dice il noto relativista W. Rindler , passerà molto tempo (e forse non sarà possibile farlo) , prima che l'uomo riesca a costruire macchine in grado di raggiungere velocità paragonabili a $c$, su cui viaggiare per l'universo. Quindi , per ora, accontentiamoci di sapere che i risultati e le previsioni della RR sono verificati almeno in laboratorio, per le particelle elementari .
Ma poi, il futuro chi lo conosce ? Poco più di cento anni fa, un illustre fisico affermava che era impossibile costruire macchine, più pesanti dell'aria, in grado di volare...e invece...
Per quanto riguarda il paradosso dei gemelli, ti segnalo vecchie discussioni avvenute in questo forum:
viewtopic.php?f=19&t=113313&hilit=paradosso+gemelli#p742094
ci vuole molta pazienza, e passione, per leggere tutto .
Grazie mille ragazzi, mi avete dato ottime spiegazioni e spunti di riflessione, nonchè materiale che mi aiuterà molto ad assimilare ancor di più tali concetti.
"Shackle":
Poco più di cento anni fa, un illustre fisico affermava che era impossibile costruire macchine, più pesanti dell'aria, in grado di volare
Chi era questo illustre fisico, evidentemente troppo occupato per guardare in cielo e vedere gli uccelli che volano?
"mgrau":
[quote="Shackle"] Poco più di cento anni fa, un illustre fisico affermava che era impossibile costruire macchine, più pesanti dell'aria, in grado di volare
Chi era questo illustre fisico, evidentemente troppo occupato per guardare in cielo e vedere gli uccelli che volano?[/quote]
Era nientemeno che William Thomson , Lord Kelvin ! Leggi il paragrafo 7 dell'articolo di Wikipedia :
https://it.wikipedia.org/wiki/William_T ... esi_errate
qui c'è pure la lettera autografa :
https://zapatopi.net/kelvin/papers/lett ... den-powell
@Shackle
[ot]Grazie dell'informazione.
BTW un'altra cosa che mi ha sempre stupito è il fatto che tutti i progetti per il volo, che io sappia, compreso quello del tanto osannato Leonardo, si siano incarogniti sulla faccenda delle ali battenti, quando basta guardarsi in giro per vedere che gli uccelli spesso volano benissimo ad ali ferme. Anche i cinesi, così bravi e inventivi, possibile che non abbiano mai fatto un aeroplanino di carta?[/ot]
[ot]Grazie dell'informazione.
BTW un'altra cosa che mi ha sempre stupito è il fatto che tutti i progetti per il volo, che io sappia, compreso quello del tanto osannato Leonardo, si siano incarogniti sulla faccenda delle ali battenti, quando basta guardarsi in giro per vedere che gli uccelli spesso volano benissimo ad ali ferme. Anche i cinesi, così bravi e inventivi, possibile che non abbiano mai fatto un aeroplanino di carta?[/ot]
@mgrau
[ot]In verità , leggendo l'articolo di Wikipedia sulla storia del volo , si vede che i tentativi fatti dall'uomo per volare sono un po' più vecchi di Leonardo. L'articolo è interessante, cosí come quest'altro .
Questa storia dimostra ancora una volta che il progresso scientifico e quello tecnologico sono strettamente intrecciati. Oggi non ci meravigliamo più di vedere grossi aerei di linea, oppure un deltaplano che consente a un uomo di volare, ma qualche decennio fa non era tanto comune.[/ot]
[ot]In verità , leggendo l'articolo di Wikipedia sulla storia del volo , si vede che i tentativi fatti dall'uomo per volare sono un po' più vecchi di Leonardo. L'articolo è interessante, cosí come quest'altro .
Questa storia dimostra ancora una volta che il progresso scientifico e quello tecnologico sono strettamente intrecciati. Oggi non ci meravigliamo più di vedere grossi aerei di linea, oppure un deltaplano che consente a un uomo di volare, ma qualche decennio fa non era tanto comune.[/ot]
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