RR for dummies: contrazione delle "distanze"

Sk_Anonymous
Ho messo "distanze" tra virgolette nel titolo del topic, perché in una mia precedente chiacchierata, questa:

viewtopic.php?f=19&t=126035#p813457

ho parlato di contrazione delle "lunghezze", come talvolta fanno i libri sull'argomento. E lo fanno come se volessero evidenziare che per misurare una contrazione di Lorentz c'è bisogno di un sistema materiale che si contrae, ad esempio un regolo disposto per lungo nel senso del moto, o un filo che connette due corpi, visto da un osservatore in moto relativo ad esso. Come se questa contrazione avvenisse in uno spazio indifferente al fatto, nel quale il regolo si contrae.
E invece no. Non è questa l'interpretazione della contrazione di Lorentz, in RR.
Questo tipo di "contrazione" in verità era il punto di vista di Lorentz, il quale ritenne di giustificare il risultato dell'esperimento di Michelson-Morley col fatto che il braccio dell'interferometro disposto nel senso del moto si accorciasse della nota quantità.
La RR di Einstein giunge alla stessa formula, ma non si tratta di un accorciamento "reale" , "fisico" del corpo nel senso del moto. La contrazione è conseguenza del modo in cui si deve procedere per fare la misura di un oggetto in moto.
Ma c'è di più. Non c'è bisogno di un ente fisico, un corpo, avente lunghezza propria $L$, che per un osservatore in moto relativo misura invece $L' = L/\gamma = R*L$ nel suo riferimento. Se due eventi sono separati spazialmente da una distanza propria $D$, pur non essendoci tra loro alcuna connessione fisica, l'osservatore in moto relativo misura tra essi una distanza $D' = D/\gamma = R*D$.
È sufficiente a questo scopo considerare questo esempio : nel 3d di cui sopra avevo parlato di un'astronave di lunghezza propria $L$, che transita davanti ad una stazione spaziale $S$ con velocità $v$ ; ma si può anche dire che nel riferimento dell'astronave è la stazione a transitare nel verso opposto, con opposta velocità. La stazione S "misura" la lunghezza contratta $L/\gamma$ dell'astronave.
E se invece dell'astronave consideriamo due piccole capsule spaziali, a distanza $D$ tra loro (uguale alla $L$ di prima), che stanno viaggiando in tandem, una davanti una di dietro, e passano davanti alla stazione $S$ entrambe con quella velocità $v$ , non è forse la stessa cosa di prima? . Naturalmente il moto delle due capsule è r.u. rispetto alla stazione, quindi il riferimento inerziale delle due capsule è lo stesso.
Tra le capsule la distanza $D$ nel proprio riferimento non cambia. È l'osservatore su $S$, che misura la distanza contratta : $D' = D/\gamma$ .
Percio, non occorre alcuna connessione fisica, per avere "contrazione delle distanze".

Perché ho messo questo post? Perché tra un po' ci divertiremo con un'alta storia, in cui facciamo "accelerare" le due capsule….Mi sembrava necessario fare questo chiarimento.

Risposte
lillina951
Ma accelerando si salta da un SRI all'altro quindi come si può...insomma è un po' come accade nel paradosso dei gemelli, cioè paradosso per modo di dire, al limite effetto contro intuitivo...o no? :?
Nah, meglio non pensarci a quest'ora, rischio di fondere i pochi neuroni rimasti. :-D

Sk_Anonymous
O Lillina peperina, sei un tantin frettolosina, e sei pure agitatina !
Dammi almeno un attimino, sto facendo un disegnino, devo scrivere un pochino, poi vedrai che bel casino!
Paradosso dei gemelli? Lascia star per ora quelli! Già parlato ne abbiam tanto, fa' ricerche, studia, e intanto….

retrocomputer
[ot]

:-D[/ot]

Ciao retrocomputer, sono mathbells. Ti ho messo il link come OT. Meglio così :wink: .

mathbells
[ot]@retrocomputer: :smt043 :smt043 :smt043 :

Detto ciò...vorrei umilmente ricordare che un recente diverbio degenerato miseramente, è iniziato proprio con queste osservazioni linguistiche. Chiedo a tutti di mantenere i nervi saldi! :wink:[/ot]

emit1
"navigatore":

..Tra le capsule la distanza $D$ nel proprio riferimento non cambia. È l'osservatore su $S$, che misura la distanza contratta...


Per semplificare prendiamo due sbarre A-----B e C------D a v relativistica rispetto al sistema S.
Quali effetti dara' la misurazione di S?
Se la contrazione reale o presunta avviene in direzione del moto delle sbarre B si avvicina ad A e D si avvicina C in misura
tanto piu' evidente quanto piu' sara' v.
Sappiamo che cio' che accade al AB sara' la stessa cosa di cio' che accade a CD. Per cui lo spazio tra le sbarre sara' influenzato
solo da questa situazione e aumentera' rispetto ad S. Nessun coinvolgimento relativistico interessera' questo spazio ma la sua ampiezza sara'
solo conseguenza degli effetti relativistici sulle sbarre.
Lo spazio tra B e C certamente non sara' oggetto di nessun mutamento all'interno del sistema "sbarra" in quanto appartenente ad un sistema inerziale.

lillina951
Non che io sappia, ma dei gemelli mi ha parlato una persona sola, e solo dell'orologio.
Comunque in effetti è vero, meglio che io torni ai problemi del liceo. :-D

Sk_Anonymous
@Lillina
puoi anche dire la tua qui, nessuno ti caccia via in malo modo! Specie se sei educata (e questo è già assodato! Lo sei, certamente! ) e se sei incuriosita (e anche questo è pacifico!)…..Uno studente liceale può benissimo incuriosirsi della Relatività, io ho iniziato proprio così, e poi siccome non mi bastavano i libri divulgativi ho comprato quelli seri sull'argomento.
La R. si impara documentandosi, studiando, facendo esercizi, trasformazioni di Lorentz, calcoli….la matematica coinvolta non è difficile, arriva alla radice quadrata e al teorema di Pitagora. Sono i concetti ad essere delicati, e i famosi paradossi nascono dal non avere ben chiari i concetti.

E qui cade a proposito l'osservazione del mio amico e pungiglione Emit…

@Emit
Supponiamo che tra le sbarre ci sia un filo, attaccato tra B e C. (Questo è l'esempio che tu hai fatto a proposito dell'avvocato, ricordi?). Il filo, nel riferimento di A-----B e C------D, ha una lunghezza propria $L$ che è costante nel riferimento delle due sbarre: chiarisco che stiamo supponendo che le due sbarre, una dietro l'altra, siano in moto con la stessa velocità costante, in direzione della loro lunghezza, rispetto ad un riferimento di quiete $O(ct,x)$ , parallelamente rispetto a $x$ .
Non mi sto assolutamente preoccupando della fase di accelerazione, cioè ora non voglio affatto sapere in che modo le due sbarre e il filo siano arrivate a velocità relativistica, non è questo che mi interessa! Questo mi porterà al paradosso delle astronavi di Bell, su cui sto lavorando! Chiaro?

Se consideri la contrazione relativistica di AB separata dalla contrazione di CD, la distanza tra B e C dovrebbe aumentare, e il filo rompersi per l'osservatore inerziale O. Oppure, se il filo è tenuto in mano da un ragazzo B e da un ragazzo C, (stanno a cavallo delle sbarre, uno in B l'alto in C) , essi dovrebbero vedersi sfuggire il filo dalle mani….Ma nel riferimento delle due sbarre non ci sono tensioni nel filo! È un riferimento inerziale, tutto procede come se fosse "in quiete" , o in moto con diversa velocità rispetto ad O.!
I due ragazzi non dicono: " Oh cavolo! L'osservatore O ci sta misurando, il filo per questo ci scappa dalle mani!"
Sarebbe un esprimento contro il Principio di Relatività ! Avremmo trovato un modo per scoprire il moto rettilineo uniforme del sistema inerziale in cui sono AB e CD rispetto al sistema inerziale di O.
La famigerata "contrazione relativistica" non induce alcuno stato di tensione, alcuno stress nel filo tra le due sbarre, alcuna rottura.

E allora, lo si può anche eliminare, il filo! La "distanza" tra B e C si contrae alla stessa maniera, anche se non è materializzata dal filo. È tutto l'insieme, da A fino a D, che "si contrae!".

Questo è l'errore a cui accennavo nel post precedente: credere che la "contrazione" sia possibile solo se c'è un oggetto materiale, che si "contrae" nella direzione del moto. Come se lo "spazio" fosse veramente qualcosa di esterno, indifferente a ciò che avviene in esso!

La contrazione riguarda la "misura" delle distanze, fatta da un OI su corpi in moto rispetto a lui, appartenenti ad un altro sistema inerziale.

Ti ricordi che cosa ho scritto, parlando dell' etere? Questo :

Emit, in Relatività gli oggetti hanno una loro esistenza quadridimensionale. Secondo Minkowski, la relatività della simultaneità implica "molti spazi" , giacchè uno spazio è definito come una classe di eventi simultanei . La simultaneità relativa e i "molti spazi" non possono esistere in un mondo tridimensionale.

Un corpo esteso spazialmente, come la matita o un corpo celeste, è definito in termini di simultaneità : tutte le parti del corpo prese a un "dato momento" di tempo. Ma "tempo di chi?". Di chi lo guarda, o misura, evidentemente. E sono in tanti, che possono misurare lo stesso corpo.
Se due osservatori diversi in moto relativo misurano lo stesso corpo, stanno in effetti misurando "due diversi corpi tridimensionali" , poiché ognuno di loro ha la propria classe di eventi simultanei. E questo è possibile soltanto se il "tubo di universo" è un reale oggetto 4-dimensionale. I due osservatori fanno sezioni diverse di questo tubo di universo.
Ma le due sezioni diverse non hanno un significato oggettivo. Esse sono solo un "descrizione" del tubo di universo in termini del nostro inappropriato linguaggio tridimensionale!
Basta questo a spiegare, per esempio, perché non ci sono tensioni o compressioni in un corpo relativisticamente contratto. Il corpo "contratto" non è un un reale oggetto 3-dimensionale che, nella nostra visione a 3d (siamo fatti così, separiamo lo spazio dal tempo, e sbagliamo secondo la Relatività !), si è accorciato e quindi deformato, poiché nello spaziotempo (a 4 dimensioni) non ci sono oggetti a tre dimensioni ! LA misura, ripeto, è fatta con una sezione del tubo di universo 4-dimensionale, e tutte le misure fatte da osservatori in moto rispetto all'oggetto danno un risultato minore della misura eseguita nel riferimento di quiete dell'oggetto. LE varie sezioni del tubo di universo fatte da vari osservatori hanno tutte la stessa valenza e diritto di essere. MA l'unica che ha "senso fisico" , è quella nel riferimento di quiete.
Visto che hanno la stessa valenza, non ci possono essere tensioni o compressioni "diverse" per osservatori "diversi".

Comunque, ci sono illustri relativisti che pensano ad un reale accorciamento dell'oggetto tridimensionale….

Sk_Anonymous
"mathbells":
[ot]@retrocomputer: :smt043 :smt043 :smt043 :

Detto ciò...vorrei umilmente ricordare che un recente diverbio degenerato miseramente, è iniziato proprio con queste osservazioni linguistiche. Chiedo a tutti di mantenere i nervi saldi! :wink:[/ot]


[ot]mathbells, io sono persona di spirito, ho fatto il poeta e retrocomputer mi ha spiritosamente ricordato Fantozzi! :smt043 :smt043 :smt043
Grazie retrocomputer, Fantozzi mi è sempre piaciuto da morire…in fondo molti di noi sono Fantozzi!!!
Le persone educate e ricche di spirito, e non presuntuose, non se la prendono per uno scherzo…sta' tranquillo![/ot]

emit1
Ciao

Da tutte queste considerazioni mi convinco sempre piu' degli aspetti "illusori" della R.R.
Cio' che vede il sitema inerziale S rispetto al quale si muovono le sbarre a v relativistica non e' la realta' ma sembra un fatto puramente immaginario.
Quando le sbarre si fermano e si controlla il filo in S la realta' e' una sola o e' rotto o no.
Siccome le sbarre sono in un sistema inerziale all'interno di tale sistema non succede assolutamente nulla.
S puo' vedere tutto quello che vuole ma non puo' cambiare la realta' perche' questa e' una sola o filo rotto o no.
E se dai due sistemi di riferimento "sbarra" e S si notano cose differenti essendo la realta' una sola bisogna prendere quella all'interno del sistema che si sta osservando e in questo caso il sistema sbarre.
Per cui il filo sara' sempre integro.
Non possiamo cercare di "fare tornare i conti" perche' lo spazio che separa la testa di una sbarra e la coda dell'altra
non puo' partecipare alla contrazione.Le sbarre sono due sistemi "isolati" nello spazio in assenza di un oggetto materiale(filo) che possa collegarle.E la contrazione riguarderebbe in questo caso anche il filo.
Se invece riprendo cio' che in precedenza avevo scritto (non ricordo quando) che non esiste contrazione materiale ma solo dello spazio attraversato dalle masse e dando quindi allo spazio questa caratteristica potrei capire in parte la tua posizione.
Cioe' le sbarre non si contaggono ma solo a v relativistica e' lo spazio che attraversano che si contrae o meglio ritengo piuttosto che "incurva" dando la possibilita'
di una scorciatoia preferenziale rettilinea e quindi piu' breve rispetto a quella vista da S e questo mi spiegherebbe anche il rallentamento del tempo del "gemello" che ritorna dovuto semplicemente ad aver percorso un tratto piu' breve rispetto a quello che si presenterebbe da S (tratto piu' breve minor tempo di percorrenza).Purtroppo come vedi nemmeno la contrazione del tempo relativisticamente parlando mi convince.Ho sempre l'impressione che si sia data troppa importanza alla luce o meglio al suo comportamento che vedo solo come veicolo di un'informazione.
Ma non voglio dilungarmi oltre su questo aspetto perche altrimenti dovrei inviarti un altro "libro" di fantascenza in omaggio e io ho origini genovesi... :D

lillina951
:) In realtà mi hanno già insegnato abbastanza RS da non avere dubbi sul fatto che non ci siano lunghezze che si contraggono fisicamente. :D Conosco il problema della relatività della simultaneità, la topologia di uno spazio pseudoeuclideo come M4, i grafici spaziotempo, e tutto quanto. Sono conscia del fatto che sbagliamo la relatività perché a noi esseri euclidei 3D è preclusa la percezione di spazio e tempo "fusi ma non confusi" nel tensore metrico. :D Per capirci, inizio a perdermi nei dintorni dell'elettrodinamica relativistica, ma è colpa mia, perché ho delle carenze sull'elettromagnetismo base, non è incompetenza del mio maestro! :D
Comunque sono curiosa di leggere il problema che vuoi sollevare. :P

emit1
@Navigatore
Vorrei per chiarezza fare il punto della situazione.
Portiamoci nello spazio profondo, nel vuoto assoluto.Consideriamo due atomi distanti X.
I due atomi sono a velocita' relativistica rispetto a S.
Mi sembra di capire che ammetti che la distanza tra i due atomi rispetto a S si possa contrarre.
Il problema e'. Cosa si contrae?
Non e' sufficiente dire che e' la misurazione che facciamo tra i due atomi da S che risulta contratta.
Altrimenti secondo me si sconfina nella filosofia.
Cioe' abbiamo un valore insignificante dal punto di vista della realta'.
E non possiamo nemmeno dire che e' lo spazio tra i due atomi a contrarsi in quanto non partecipa al moto.
Tutto cio' che S rileva ritengo che sia insignificante dal punto di vista della realta'.

Sk_Anonymous
"emit":
Ciao
Da tutte queste considerazioni mi convinco sempre piu' degli aspetti "illusori" della R.R.
…………….
Per cui il filo sara' sempre integro.


Ho tagliato il ragionamento, nella citazione, perché mi interessa la conclusione, corretta : il filo è sempre integro, nelle condizioni che abbiamo detto, anche quando alla fine il sistema delle sbarre, che chiamo $S_0$, si ferma in S, e l'osservatore O in S, insieme coi due ragazzi, vanno a misurare le sbarre e il filo e li trovano come erano quando le sbarre e il filo erano in moto rispetto a S. Però bisogna fare molta attenzione, quando si parla di moto vario in RR ! Accelerazione e decelerazione di un corpo, o un sistema di corpi, in RR, portano a delle grosse sorprese!
Non possiamo cercare di "fare tornare i conti" perche' lo spazio che separa la testa di una sbarra e la coda dell'altra
non puo' partecipare alla contrazione.Le sbarre sono due sistemi "isolati" nello spazio in assenza di un oggetto materiale(filo) che possa collegarle.E la contrazione riguarderebbe in questo caso anche il filo.

Tu dunque credi che il filo tra le sbarre AB e CD in $S_0$, partecipando al moto (ripeto, sto parlando di moto rettilineo uniforme!) rispetto a S, si "contragga" per un effetto di tensioni che si generano per il moto, e non perché sono le misure di S, prese in "moto relativo" , a far risultare minore la lunghezza? Questo è contro il Principio di Relatività, te l'ho già detto.
Ma pensa a questo, allora : supponi che il sistema $S$ sia fatto "alla stessa maniera di $S_0$ , cioè due sbarre identiche E----F e G-----H, separate da un identico filo.
Punto di vista di $S$ : "sono in un riferimento inerziale, posso togliere il filo tra le mie sbarre EF e GH, tanto la loro distanza non cambia. Passo ad alta velocità davanti a $S_0$ e lo misuro contratto, filo incluso"
Ma, per il Principio di Relativita, anche $S_0$ ha lo stesso punto di vista: " sono in un rif. inerziale, posso togliere il filo tra le mie sbarre AB e CD, tanto la loro distanza non cambia. Passo ad alta velocità davanti a $S$ e lo misuro contratto, filo incluso" .
Anzi, siccome quel furbacchione di $S$ ha tolto il suo filo, $S_0$ deve modificare la parte finale del suo pensiero, e dire :"…..Passo ad alta velocità davanti a $S$ e lo misuro contratto, distanza inclusa"

Non vedi che i due ragionamenti sono simmetrici ? Se inverti i ruoli di $S_0$ e di $S$, trovi lo stesso risultato, non ti sembra?
……...Ho sempre l'impressione che si sia data troppa importanza alla luce o meglio al suo comportamento che vedo solo come veicolo di un'informazione.
Ma non voglio dilungarmi oltre su questo aspetto perche altrimenti dovrei inviarti un altro "libro" di fantascenza in omaggio e io ho origini genovesi... :D


Non ho capito molto del ragionamento ultimo. Quoto solo ciò che mi interessa commentare.
Certo, la R si fonda sul principio di relatività e sul principio della costanza di $c$ nel vuoto in tutti i rif. inerziali.Ma la scoperta più importante è che $c$ è una velocità limite, ne abbiamo parlato varie volte. Ecco perché $c$ è importante.
Sono stati eseguiti, e riportati a più non posso, esperimenti su particelle elementari sparati da acceleratori lineari (LINAC), e si è misurata l'energia di tali particelle, che si discosta dalla previsione newtoniana e si adegua bene alla previsione della RR. Che altro dire? LA RR si dimostra nei laboratori di prova, con esprimenti su particelle che si possono portare ad alta velocità . Non si dimostra, o si demolisce, con esprimenti su corpi macroscopici, che non si possono fare! Tutti questi paradossi, sono solo dei divertimenti!

emit1
Forse non mi sono spiegato bene.
Io parto da un assioma presente in natura e molto semplice e cioe' che la realta' con la quale interagiamo e' unica.
(Dimentichiamoci della meccanica quantistica che sembra stravolgere questa affermazione)
Si tratta di individuare questa realta'.
Se guardiamo un oggetto attraverso una lente lo possiamo vedere piu' piccolo, piu' grande deformato ecc.
ma l'oggetto con il quale possiamo interagire e' unico indipendentemente da come puo' presentarsi.
Ora applico questo banale concetto alla R.R.
Le sbarre di cui abbiamo parlato (con il filo in mezzo) a v relativistica, da un sistema esterno S, possono essere viste in modi differenti
a seconda di v ma la realta' e' una sola e cioe' quella ancorata al sistema sbarre.
Mi sembra evidente l'analogia con quanto scritto a proposito della lente.
Vogliamo la prova di questo..bene..riportiamo le sbarre nel sistema S e chiediamoci :Si sono accorciate? la loro massa e' aumentata?
Mi sembra di no, non vi pare.
Allora che senso ha la misurazione fatta da S quando le stesse sono a v relativistica e soprattutto possiamo interagire con questa
nuova rappresentazione della realta'.Non mi sembra.Possiamo creare tutte le situazioni virtuali possibili e divertirci sulle conseguenze
ma queste rimarranno sempre confinate nell'ambito di processi virtuali ma mai reali.
In sintesi quindi il filo non si spezza rispetto a S perche' l'unica realta' legata alle sbarre e' quella del sistema inerziale sbarre e quindi
non ci sono effetti.
Rimane da vedere se nella non realta' e per puro divertimento questa presunta contrazione ipotizzabile da S sia legata unicamente
alla materia o rimanga semplicemente ipotizzabile come misurazione.
Nel primo caso la prima sbarra ,il filo,e la seconda sbarra costituiscono un "corpo unico" materiale sul quale possiamo immaginare la contrazione
ma essendo questa distribuita su tutto il corpo non produrra' nessun effetto e quindi il filo non si vedra' rompersi.
Se tolgo il filo ,essendo la contrazione riferita alla materia mi ritrovero' allora due sistemi separati e distinti contratti separatamente.
Nella seconda ipotesi che mi sembra quella che prediligi si considerano solo il punto iniziale e finale del sistema sbarre filo.
La contrazione sarebbe calcolabile sulla distanza tra questi due punti che a v relativistica subirebbe questi effetti.
Anche in questo caso il filo non si rompe e il calcolo non verrebbe piu' fatto sulla materia ma solo sulla loro distanza.
Sintesi finale:il filo non si rompe.

Sk_Anonymous
Possiamo creare tutte le situazioni virtuali possibili e divertirci sulle conseguenze ma queste rimarranno sempre confinate nell'ambito di processi virtuali ma mai reali.
In sintesi quindi il filo non si spezza rispetto a S perche' l'unica realta' legata alle sbarre e' quella del sistema inerziale sbarre e quindi non ci sono effetti.

Ho sempre detto che l'unico riferimento in cui ha senso fisico effettuare una misura di lunghezza è il riferimento di quiete del sistema. Stai confermando questo.

Rimane da vedere se nella non realta' e per puro divertimento questa presunta contrazione ipotizzabile da S sia legata unicamente alla materia o rimanga semplicemente ipotizzabile come misurazione


Misurazione! Misurazione! Ma si tratta di realtà a quattro dimensioni, non a tre. Più osservatori in moto relativo al sistema con velocità diverse fanno misurazioni diverse del sistema. Questo è il succo.

La contrazione sarebbe calcolabile sulla distanza tra questi due punti che a v relativistica subirebbe questi effetti.
Anche in questo caso il filo non si rompe e il calcolo non verrebbe piu' fatto sulla materia ma solo sulla loro distanza.
Sintesi finale:il filo non si rompe.


Infatti.

Facciamo il calcolo sulla distanza "contratta" , anche quando consideriamo i muoni che, provenendo dallo spazio, attraversano l'atmosfera terrestre e arrivano a terra.

Non potremo forse mai fare esperimenti "reali" con astronavi, treni, pali che vanno in garage, sbarre e fili, perche non siamo in grado di accelerarli a velocità enormi.

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