Dubbio sulla relatività, o forse un paradosso

Meditabondo
Un dubbio sulla relatività o forse un paradosso:
Su un lungo treno c'è un circuito elettrico con due interruttori posti 1 all'inizio del treno e uno alla fine.
Questi due interruttori possono essere chiusi tramite un raggio laser e se chiusi contemporaneamente collegano il circuito ad un detonatore che fa esplodere il treno.
Se facciamo partire i raggi laser da metà treno siamo sicuri che questi raggiungono gli interruttori contemporaneamente e quindi il treno salterà in aria.
Vediamo ora lo stesso fenomeno da un sistema di riferimento in moto rispetto al nostro treno. Per questo sistema i due raggi laser non raggiungeranno gli interruttori contemporaneamente per il fatto che in
relatività la contemporaneità in due punti distanti non viene conservata quindi il circuito non si chiude e il treno non esplode.
Allora in sostanza il treno esploderà o non esploderà oppure esploderà e non esploderà come in meccanica quantistica?

Risposte
Faussone
"Brufus":

Quindi non ha alcun senso osservare oggetti celesti in moto relativo rispetto a noi. Perché solo chi vive in un sistema solidale col baricentro di una galassia può descriverne la realtà.


La "realtà" è una sola, anche se la contemporaneità o meno di alcuni fenomeni, e i delta temporali misurati, dipendono dal sistema di riferimento a cui l'osservatore è solidale.
Per un osservatore che provenisse da lontanissimo, e viaggiasse rispetto a noi a una velocità prossima a quella della luce, sarebbe passato pochissimo tempo da quando il suo viaggio è iniziato, ma quando è partito, supponendo sia partito per esempio da miliardi di anni luce di distanza, per noi la Terra neanche esisteva.
Il fatto che la Terra esista però non dipende se si osserva la Terra da un riferimento o da un altro.

Brufus1
"Faussone":
[quote="Brufus"]
Quindi non ha alcun senso osservare oggetti celesti in moto relativo rispetto a noi. Perché solo chi vive in un sistema solidale col baricentro di una galassia può descriverne la realtà.


La "realtà" è una sola, anche se la contemporaneità o meno di alcuni fenomeni, e i delta temporali misurati, dipendono dal sistema di riferimento a cui l'osservatore è solidale.
Per un osservatore che provenisse da lontanissimo, e viaggiasse rispetto a noi a una velocità prossima a quella della luce, sarebbe passato pochisimo tempo da quando il suo viaggio è iniziato, ma quando è partito, supponendo sia partito per esempio da miliardi di anni luce di distanza, la Terra neanche esisteva.
Il fatto che la Terra esista però non dipende se si osserva la Terra da un riferimento o da un altro.[/quote]

Il discorso è che praticamente è impossibile ragionare in termini non galileiani senza incappare in storture non fruibili intuitivamente. In mancanza di uno spazio assoluto e di un tempo assoluto non ha nemmeno più senso dire cosa è reale, perché purtroppo la realtà dipende fortemente dal riferimento scelto per descriverla.

Faussone
"Brufus":

Il discorso è che praticamente è impossibile ragionare in termini non galileiani senza incappare in storture non fruibili intuitivamente. In mancanza di uno spazio assoluto e di un tempo assoluto non ha nemmeno più senso dire cosa è reale, perché purtroppo la realtà dipende fortemente dal riferimento scelto per descriverla.


Non è così, il fatto che non esista un tempo assoluto non significa che non esista una realtà definita.

Eppure per lo spazio ti pare ovvio che se da te Roma dista 100 km e da me 600 km questo non altera la posizione di Roma la sua oggettività e la sua esistenza...

Faussone
"Faussone":

Eppure per lo spazio ti pare ovvio che se da te Roma dista 100 km e da me 600 km questo non altera la posizione di Roma la sua oggettività e la sua esistenza...


Per non parlare del fatto che partendo da uno stesso punto potremmo arrivare a Roma io percorrendo più km e tu molti meno, o viceversa...

Shackle
Il discorso è che praticamente è impossibile ragionare in termini non galileiani senza incappare in storture non fruibili intuitivamente. In mancanza di uno spazio assoluto e di un tempo assoluto non ha nemmeno più senso dire cosa è reale, perché purtroppo la realtà dipende fortemente dal riferimento scelto per descriverla.


Fortunatamente per noi, le nostre velocità sono talmente piccole rispetto a c che possiamo tranquillamente porre il fattore di Lorentz uguale a 1, e adottare la meccanica Newtoniana quasi sempre nella vita di tutti i giorni : i fisici che si occupano di raggi cosmici, muoni, e particelle accelerate a velocità relativistiche nelle loro apparecchiature devono invece applicare la relatività.
La meccanica di Newton andrà benissimo ancora per molto.

Se poi in futuro capiteremo dalle parti di un buco nero, ci dovremmo occupare anche della relatività generale…

Ma Faussone ha fatto l’esempio del GPS, dove già la relatività entra nella nostra vita…Einstein è in agguato, compare quando meno te lo aspetti!

Quindi non ha alcun senso osservare oggetti celesti in moto relativo rispetto a noi. Perché solo chi vive in un sistema solidale col baricentro di una galassia può descriverne la realtà.



E questo che significa? Perchè devo privarmi della bellezza del cosmo, perchè non ha senso osservare la Luna o i pianeti o il Sole? O mondi lontani, come sistemi planetari in altri luoghi dell’universo? A quale scopo hanno costruito e mandato nello spazio il telescopio spaziale Hubble, e il più recente James Webb telescope? Per spendere quattrini?
E perchè bisogna vivere in un sistema solidale al baricentro di una galassia , per descriverne la realtà ?

No, non capisco francamente che cosa vuoi dire. Noi osserviamo la galassia di Andromeda (classico esempio) e quello che vediamo è l’aspetto che aveva circa 2.5 milioni di anni fa: e con questo? Non è forse reale quella galassia , anche nel tuo presente? Mi vuoi dire che forse nel presente quella galassia non esiste più, è scoppiata come una granata, e noi ci illudiamo che esista ancora qualcosa che non c’è più ?
Be’, non è dato verificarlo istantaneamente, visto che la luce ha una velocità finita. Ma già un’altra volta ti ho detto che non puoi fidarti solo della tua vista, per “vedere” le cose.
In quanto al baricentro di una galassia, non è che cambi molto mettersi lí per descrivere la realtà della galassia stessa. LA nostra ha un diametro di circa 105000 anni luce, che senso ha mettersi al centro per descrivere la sua realtà ?

Meditabondo
Allora vediamo se ho capito bene mi rifaccio al tuo primo grafico di mikovsky. L'Osservatore solidale al treno vede che all'istante t primo a uguale t primo b i due raggi colpiscono i pulsanti, chiudono il circuito elettrico che fa saltare il treno in un istante (per semplicità immaginiamo che l'esplosione sia istantanea .
Che cosa vede ora L'Osservatore in stazione?
Intanto vede che all'istante ti a un raggio laser raggiunge il pulsante a.
Quindi vede che inizia un'esplosione che non è istantanea ma dura un certo tempo fino all'istante t b.
Lui per quanto informato del possibile attentato non capisce perché il treno sia saltato in aria in quanto non ha visto i due raggi arrivare contemporaneamente ai due pulsanti a e b.
Però se ha studiato un po' di relatività si costruisce il grafico di mikovsky relativo al sistema del treno in moto e capisce che in quel sistema i due raggi sono arrivati contemporaneamente e quindi giustifica l'esplosione.
Se la descrizione degli avvenimenti e errata qualcuno mi dica come andrebbe descritta.

Shackle
Francamente non mi sembra un ragionamento corretto.
Facciamola un po’ più semplice, non parliamo dell’esplosione dell’intero treno, bensí immaginiamo che ci sia una bomba, di dimensioni trascurabili rispetto al treno, piazzata a centro, e che la sua esplosione avvenga quando $t’_A = t’_B$ , cioè si chiudono, contemporaneamenterispetto al tempo-treno, gli interruttori in testa e in coda. Gli interruttori sono collegati a un sensore, che attiva il detonatore della bomba solo se i segnali arrivano nello stesso istante ( di tempo-treno!)

LA bomba è praticamente un punto, e l’evento ST della sua esplosione dura un certo tempo proprio $Deltat’$ , che io non so quantificare. Non si può dire che l’esplosione è istantanea. Allora, quanto dura l’esplosione nel riferimento dell’OI in banchina?
LA durata dell’esplosione, secondo l’ OI terrestre, é uguale a $gamma(v) Deltat’ = Deltat $, dove $gamma$ è funzione della velocità relativa.

Ho fatto una breve ricerca su Wikipedia sulla dilatazione del tempo in RR, ecco qui .

La voce di Wikipedia richiama l’esperimento di Bruno Rossi e David Hall , fatto nel 1940, sul decadimento dei muoni , che trovi descritto in una apposita voce

Ecco, altro non direi sulla durata dell’esplosione. Ho fatto alcune modifiche al messaggio, anche alla luce di quanto scritto dopo da Faussone.

Faussone
"Meditabondo":

Intanto vede che all'istante ti a un raggio laser raggiunge il pulsante a.
Quindi vede che inizia un'esplosione che non è istantanea ma dura un certo tempo fino all'istante t b.
Lui per quanto informato del possibile attentato non capisce perché il treno sia saltato in aria in quanto non ha visto i due raggi arrivare contemporaneamente ai due pulsanti a e b.


Perché mai per chi è fermo alla stazione l'esplosione inizierebbe quando il raggio arriva in A?
L'esplosione per chi è in stazione avverrà solo dopo che il raggio arriva in B semmai, e certo può avere una durata diversa da chi si muove(va) solidale al treno.
Non capisco cosa ritieni ci sia di paradossale in questo, certo per chi si trova in stazione l'esplosione avviene se il raggio giunge in B dopo un certo tempo da A. Ripeto per l'ennesima volta, che il sensore è sul treno quindi è tutto logico, solo in quel riferimento l'esplosione avviene solo se i raggi arrivano insieme in A e B.

Faussone
Aggiungo ancora una cosa, questo forse convincerà definitivamente Meditabondo, ma non è la cosa realmente dirimente per me.

Dove è sul treno il sensore col detonatore?
Una volta che i raggi colpiscono A e B l'informazione di impatto avvenuto deve viaggiare fino al sensore, se il sensore è a centro treno torneranno indietro alla velocità della luce (niente neanche una informazione può viaggiare più veloce della luce ovviamente) e giungeranno insieme sul sensore. Questa ultima cosa è vera anche per chi è in banchina: le due informazioni giungeranno sul sensore (che si muove col treno) insieme, anche se per chi è lì sarebbero partite da A e B in un tempo diverso.
Se il sensore non fosse a centro treno invece le due informazioni non arriverebbero sul sensore contemporaneamente neanche per chi è sul treno e ovviamente il sensore andrebbe tarato opportunamente.

Meditabondo
Innanzitutto voglio chiarire che mi sono convinto che non esiste un paradosso in quanto anche L'Osservatore in stazione vede l'esplosione.
Sul quando la vede probabilmente mi sono sbagliato. Inizialmente pensavo che dal momento che l'istante in cui i due raggi colpiscono contemporaneamente i due pulsanti si trasforma nel sistema della stazione in un intervallo di tempo, l'esplosione apparisse per L'Osservatore Fermo all'interno di tale intervallo.
Ma faustone mi ha fatto capire che necessariamente dai pulsanti due segnali devono raggiungere il detonatore che verosimilmente si troverà al centro insieme alla bomba. Tali segnali viaggeranno in senso opposto rispetto ai raggi laser ma sempre alla velocità della luce, per L'Osservatore alla stazione gli effetti relativistici saranno opposti rispetto a quelli sui raggi laser e quindi anche per lui l'arrivo sul detonatore Sarà contemporaneo e determinerà l'istante dell'esplosione.

Faussone
"Meditabondo":

Inizialmente pensavo che dal momento che l'istante in cui i due raggi colpiscono contemporaneamente i due pulsanti si trasforma nel sistema della stazione in un intervallo di tempo, l'esplosione apparisse per L'Osservatore Fermo all'interno di tale intervallo.

Cosa vuol dire: "l'istante in cui i due raggi colpiscono contemporaneamente i due pulsanti si trasforma nel sistema della stazione in un intervallo di tempo"?
Questo prima di essere sbagliato è proprio privo di senso.

"Meditabondo":

Ma faustone mi ha fatto capire che necessariamente dai pulsanti due segnali devono raggiungere il detonatore che verosimilmente si troverà al centro insieme alla bomba. Tali segnali viaggeranno in senso opposto rispetto ai raggi laser ma sempre alla velocità della luce, per L'Osservatore alla stazione gli effetti relativistici saranno opposti rispetto a quelli sui raggi laser e quindi anche per lui l'arrivo sul detonatore Sarà contemporaneo e determinerà l'istante dell'esplosione.

Faussone, non faustone :P
Bene, comunque non va dimenticato che per un osservatore in stazione i punti A e B sono stati effettivamente colpiti in istanti diversi, le informazioni arrivano sul sensore insieme solo perchè il sensore si muove col treno.

Meditabondo
Scusa fausssone, ma dire che due avvenimenti contemporanei in un sistema avvenuti in due punti diversi nello stesso istante risultano, se visti da un sistema in moto, essere avvenuti in istanti diversi non equivale a dire che un istante nel primo sistema (quello in cui sono avvenuti i due avvenimenti contemporanei) si trasforma in un intervallo di tempo nel secondo sistema?
Forse è detto in un modo un po' sintetico ma non mi sembra che sia un errore madornale.
Poi mi sembra evidente che il sensore ti trovi sul treno anzi al centro da cui sono partiti i due raggi laser in cui arrivano i segnali di chiusura dei pulsanti.
In effetti io avevo immaginato un circuito elettrico con una batteria dei cavi che arrivano alle estremità del treno i due pulsanti in serie ed il circuito che continua fino al centro da cui sono partiti i segnali laser e in cui si trova il detonatore.
La chiusura dei pulsanti fa passare la corrente che innesca l'esplosione.
Giustamente tu hai fatto notare che il passaggio della corrente non è istantaneo, non può essere istantanea, ma dovrà avvenire sempre alla velocità della luce.

Shackle
dire che due avvenimenti contemporanei in un sistema avvenuti in due punti diversi nello stesso istante risultano, se visti da un sistema in moto, essere avvenuti in istanti diversi non equivale a dire che un istante nel primo sistema (quello in cui sono avvenuti i due avvenimenti contemporanei) si trasforma in un intervallo di tempo nel secondo sistema?


No, non vuole dire questo. Hai due eventi nello spaziotrmpo, che sono A e B . Nel treno sono contemporanei; invece l’OI in banchina, per il quale il treno viaggia da Sn a Dx, osserva prima l’evento più lontano A , poi il piu vicino B : guarda i diagrammi di Minkowski.
Questo succede perché i due eventi sono separati nello spazio oltre che nel tempo. Si definisce anche “desincronizzazione degli orologi in moto “ , ed è un altro modo di esprimere la relatività della contemporaneità.

Questo si verifica anche per i due segnali di ritorno da A e B al sensore posto al centro: arrivano contemporaneamente nel treno, non rispetto all’ OI in banchina.

Infine, un istante nel primo sistema ( che cosa vuole dire “istante “ proprio non lo so, neanche in fisica classica) non diventa un intervallo di tempo nel secondo sistema: la RR ha a che fare con intervalli spaziotemporali tra DUE eventi, visti da OI in moto relativo.

Faussone
@Meditabondo
Non è questione di dire le cose in modo sintetico, o voler spaccare il capello in quattro, ci sono concetti precisi che non vanno stravolti altrimenti si fa solo confusione. Shackle ha spiegato i concetti di nuovo qui sopra.
Ti è chiaro?
Se sì ok, bene, attenzione solo a non riesprimerli nel modo sbagliato, il punto non è non è che non serva rielaborare a proprio modo, è che non bisogna reinterpretare nel modo scorretto.


"Shackle":

Questo si verifica anche per i due segnali di ritorno da A e B al sensore posto al centro: arrivano contemporaneamente nel treno, non rispetto all’ OI in banchina.

Ecco qui allora uno di noi due ha commesso un errore, meglio chiarirsi e arrivare d'accordo al punto, ché altrimenti confondiamo il povero Meditabondo. A questo punto infatti si può comprendere non dia ascolto a chi gli dica cose diverse.

A me pare ovvio, anche dai diagrammi di Minkowsky che se i due raggi, dopo aver colpito A e B (in contemporanea solo per chi è sul treno), fanno partire due segnali (o si può pensare rimbalzino) verso il sensore, allora tali segnali si incontrano sul sensore (solidale al treno) contemporaneamente sia per chi è sul treno che per chi è in banchina (ovviamente per chi è sul treno i due segnali sono partiti contemporaneamente da A e B, per chi è in stazione no, e ovviamente il tempo di incontro è diverso nei due riferimenti).
Certamente potrei sbagliare io, non mi stupirei se mi sfuggisse qualcosa in questo ambito, ma se così spiegami dove coi diagrammi di Minkowsky per cortesia.

Shackle
Vai sul secondo diagramma di Minkowski, e traccia due segmenti rossi a 45 gradi ( luce) da A e da B fino a incontrare l’asse verticale t : è lo stesso punto? No.

Il punto di incontro ce l’hanno sull’ asse t’ del riferimento in moto.

tali segnali si incontrano sul sensore (solidale al treno) contemporaneamente sia per chi è sul treno che per chi è in banchina (ovviamente per chi è sul treno i due segnali sono partiti contemporaneamente da A e B, per chi è in stazione no, e ovviamente il tempo di incontro è diverso nei due riferimenti).


Non noti la contraddizione? Non c’è contemporaneità per O a terra, se c’è per O’ sul treno.

Faussone
"Shackle":
Vai sul secondo diagramma di Minkowski, e traccia due segmenti rossi a 45 gradi ( luce) da A e da B fino a incontrare l’asse verticale t : è lo stesso punto? No.

Il punto di incontro ce l’hanno sull’ asse t’ del riferimento in moto.

Ma scusami se ti riferisci all'asse t non stai vedendo quando i segnali si incontrano sul sensore solidale al treno, ma quando i segnali arrivano su un altro sensore che fosse fermo nell'origine del riferimento dell'osservatore in stazione.
Sbaglio? Il mio discorso riguarda il fatto che anche per un osservatore in stazione i segnali arrivano insieme al sensore sul treno.

Shackle
No Faussone. L’andirivieni dei segnali avviene sul treno. Devo rifare il diagramma con l’aggiunta dei segnali di ritorno? Se necessario lo faccio più tardi.

Non c’è un sensore in stazione. Il sensore è sull’asse t’ del treno.

Il mio discorso riguarda il fatto che anche per un osservatore in stazione i segnali arrivano insieme al sensore sul treno.


E allora il treno fa boom! Ma il tempo t in cui questo avviene è diverso dal tempo t’ sul treno: i due tempi sono collegati dalle trasformazioni di Lorentz.

Faussone
Allora è confermato che siamo in disaccordo, sto probabilmente sbagliando, ma continua a sembrarmi evidente che i segnali arrivano sul sensore sul treno contemporaneamente anche per un osservatore in stazione :-(

Shackle
"Faussone":
Allora è confermato che siamo in disaccordo, sto probabilmente sbagliando, ma continua a sembrarmi evidente che i segnali arrivano sul sensore sul treno contemporaneamente anche per un osservatore in stazione :-(


. Se i due segnali sono contemporanei sul treno, non possono esserlo per OI in stazione.

Ho già detto che Oi esterni, con velocità relative diverse rispetto al treno, assistono all’esplosione in tempi diversi dei loro orologi. Ci vogliono le TL qui.

Faussone
"Shackle":

Se i due segnali sono contemporanei sul treno, non possono esserlo per OI in stazione.

Due eventi che avvengono non solo in contemporanea, ma soprattutto in uno stesso punto spaziale, in un certo riferimento, non capisco come fanno a non essere in uno stesso punto spaziale e non essere pure contemporanei in un altro riferimento (sebbene ovviamente rispetto ai riferimenti il punto spaziale temporale sia diverso).

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