Teoria della relatività

[maxbolo1]

Non sono un fisico e quindi perdonate l'ingenuità (stupidità ?) della mia domanda.
Da quando ho letto molti anni fa per la prima volta un saggio divulgativo sulla teoria della relatività mi è rimasta questa domanda in testa.

Tutta la teoria si basa, esempi divulgativi in primis, sul fatto che si utilizzi la velocità della luce sia per segnalare un evento sia per misurare le velocità, partendo dal presupposto che la velocità della luce sia un valore fisso e tale per cui nulla può superarla.

A me pare che questo generei automaticamente dei paradossi, che sono tali solo per via delle premesse.
Il fatto che non si può superare la velocità della luce (almeno con le conoscenze attuali) non mi pare una buona ragione per utilizzarla come unità di misura, anzi al contrario, mi pare un'ottima ragione per NON usarla come metodo per misurare le velocità.

Se io ad esempio prendo il contachilometri della mia bicicletta, che arriva fino a 80 Km/h e lo monto sulla mia moto e poi su qualunque altra moto, troverò che tutte le moto viaggiano al massimo a 80 Km/h, arrivando così a dei paradossi evidenti perchè alcune moto supereranno altre moto, pur segnando tutte 80 Km/h.

A mio parere l'approccio giusto sarebbe trovare un altro contachilometri che possa misurare velocità superiori oppure astenersi da fare valutazioni senza senso.

In pratica se voglio mandare segnali mediante la luce dovrò misurarne la velocità con qualcosa che supera la velocità della luce, altrimenti non sarò in grado di farlo.

Se ad esempio voi prendete gli esempi divulgativi della teoria della relatività (il treno, le due navicelle spaziali coi due gemelli, etc.) e sostituite alla velocità della luce la velocità del suono, al segnale luminoso un segnale sonoro, otterrete un universo ancora più assurdo, ma secondo me altrettanto valido, a patto di prendere come presupposto che la velocità del suono non possa essere superata.

Grazie a quanti mi risponderanno togliendomi questo dubbio senza ridere della mia domanda.

Max.

[strangolatoremancino]

Innanzitutto benvenuto nel forum.

Non capisco bene cosa intendi con "misurare la velocità della luce con qualcosa che supera la velocità della luce".

[minavagante1]

ciao,
guarda, non ne so quasi niente di queste cose, comunque i postulati sono:
1 - le leggi della fisica sono uguali in qualsiasi sistema ierziale;
2 - la velocità della luce ha un identico valore in qualsiasi sistema di riferimento inerizale;
il secondo postulato, a prima vista, sembra un paradosso:consideraimo 3 osservatori chiamati 1,2,3 tutti fermi in un sistema inerziale, e supponiamo che A emetta un raggio di luce che viaggia alla velocità c(velocità della luce) rispetto ad A. Se B sis sta allontanando da A con una velocità c/2, allora, secondo la cinematica classica, B misurerebbe la velocità pari a c-c/2=c/2. Se C si avvicina ad A con velocità c/3, allora C misurerebbe c+c/3=4c/3. Il secondo postulato invece sostiene che tutti e tre gli osservatori misurano c.
Inoltre, se vengono considerati assieme (non chiedermi perchè, non sono per niente un fisico), si ricava un terzo postulato, che sistene che è impossibile accelerare una particella a una velocità superiore a c, per quanto grande sia l'energia cinetica fornita. Questa è un'affermazione che è stato pissibile verificare sperimentalmente: in un esemprimento si accelerarono elettroni con un'elevata differenza di potenziale (millioni di volt) e si presero le misure della velocità. Pur aumentando la differenza di potenziale, le particelle non superarono mai la velocità della luce (tanto meno la raggiunsero).
Questa un'altra grande differenza rispetto alla classica cinematica, che non imponeva un limite massimo alla velocità, mentre la teoria della relatività impone proprio c, che inoltre è sempre la stessa per ogni sistema di riferimento.

[maxbolo1]

"strangolatoremancino":Innanzitutto benvenuto nel forum.

Non capisco bene cosa intendi con "misurare la velocità della luce con qualcosa che supera la velocità della luce".

Prendi il famoso esempio del treno.
In generale negli esempi viene utilizzato un segnale luminoso come vettore di informazione e questo viaggia ovviamente alla velocità della luce.
Quindi come può essere il metro di giudizio della contemporaneità di eventi che avvengono in luoghi fisicamente diversi ?

Per effettuare una misura occorre avere un'infomazione, per avere un'informazione devo utilizzare un "righello" più preciso di quello che voglio misurare.

Nella caso specifico se voglio misurare la velocità relativa tra due entità in movimento e ipotizzo che possano viaggiare a velocità prossime a quella della luce per determinarne la posizione relativa, come posso utilizzare un veicolo di informazione che trasmette l'informazione circa alla stessa velocità che voglio misurare ?

Sostituisci a luce suono e a segnale luminoso segnale sonoro e avrai un universo che si trova a non poter superare la velocità del suono.
Quando misuri a che distanza è un temporale ti basi sulla enorme differenza di velocità che c'è tra il suono prodotto dal tuono e la luce prodotta dal lampo.
Assumi come virtualmente "istantanea" la segnalazione data dal lampo e, in base alla differenza tra l'informazione del lampo e quella del tuono, conoscendo approssimativamente la velocità del suono (nell'aria) puoi calcolare la distanza del temporale in base alla differenza di tempo tra le due informazioni.

Se invece NON ci fosse il tuono e volessi misurare la distanza del temporale esclusivamente in base alla luce come potresti fare ?
Per farlo sarebbe indispensabile avere un'altra fonte di informazione così più veloce della luce da poterla considerare istantanea rispetto alla luce stessa.

Altra considerazione, un oggetto che viaggia alla velocità della luce contrarrà la sua lunghezza fino a scomparire.
Ma questo è ovvio, ma scomparirà nel senso che non sarà VISIBILE, in quanto per essere visibile emette onde luminose (anzi le riflette per la verità), ma perchè dedurne che si è FISICAMENTE contratto e non che SEMBRA che si sia contratto per via del fatto che utilizzo come metodo di valutazione della sua lunghezza un'onda luminosa che è dello stesso ordine di grandezza della velocità con cui si muove.

Sempre prendendo il suono, quando un aereo supera la velocità del suono si ha la famosa onda d'urto, dovuta al fatto che il suono proveniente da punti differenti arrivano al mio orecchio contemporaneamente.
Se io fossi una "talpa" e giudicassi la lunghezza dell'aereo dal suono che produce lo vedrei man mano rimpiciolirsi fino a diventare puntiforme, per poi sentirlo in ritardo rispetto alla sua reale posizione.
Ecco che se io volessi stabilire dov'è l'aereo in base al suono commetterei un errore di valutazione, come se volessi stabilire il trascorrere del tempo sull'astronave del mio gemello basandomi su dove si trova la sua immagine luminosa, è ovvio che se l'astronave supera la velocità della luce la sua immagine sarà "in ritardo" ma questo come può modificare la sua entità fisica ?

[salvomelani]

Ciao a tutti, parto subito con il dire che NON sono un fisico; credo che i dubbi che ha maxbolo, credo, siano dubbi di un buon numero di persone, ma penso che si prenda la velocità della luce come velocità di riferimento, giacchè non si è trovata una velocità maggiore e grazie alle equazioni d a. einstein, le quali hanno dimostrato un gran numero di fenomeni prima del tutto considerati erroneamente. Mi devo documentare meglio, così vedrò d saperne di +. Anzi raga, potreste indicarmi se nel forum c'è una sezione dedicata alla didattica?? Grazie a tutti x le eventuali segnalazioni.
Ciao grandi.

[minavagante1]

io non ti so dire molto, so solo che se tu viaggiassi alla velocità della luce il tempo per te non trascrrerebbe. C'è stato un esperimento di un paio di scienziati americani che praticamente dimostrava che indipendentemente a quanto stai viaggiando tu misuri sempre la stessa velocità della luce. I risultati di questi esperimenti vennero considerati paradossali ma Einstein partì accettando come veri i risultati sperimentali; egli concluse che la costanza della velocità della luce dipende dagli sturmenti con cui viene misurata. Quando si muta il sistema di riferimento, ci deve essere anche un mutamento degli sturmenti. Nel paradosso dei gemelli, il gemello sulla terra non muta il suo sitema di riferimento, mentre quello che viaggia si, prima quando và, poi quando torna.
Devi schematizzare il sistema di riferimento terrestre con uno spazio che ha come ascissa lo spazio, e come ordinata il tempo. Bisogna ovviamente semplificare il tutto supponendo che il movimento avvenga solamente in una direzione. Quando il gemello parte con la navicella, il suo sistema di riferimento si deforma, e si sposta di un certo angolo rispetto al sistema di riferimento del gemello fermo a terra. Quando arriva a destinazione, decelera, si gira e ritorna ad accelerare, cambiando nuovamente sistema di riferimento. Sul grafico spazio-tempo è più facile visualizzare queste cose, e se si intersecano opportunamente i vari punti dei diversi sistemi di riferimento, troviamo che il tempo trascorso per il gemello nella navicella è effettivamente inferiore rispetto all'altro. Prova a cercare informazioni sul cono di luce.
Devi leggerti qualcosa sulla relatività, prima ristretta, poi speciale per capire bene come funziona questo discorso.

[salvomelani]

ah, un altro punto da charire. Volevo dire a maxbolo che quando un oggetto viaggia alla velocità della luce, credo ke le sue dimensioni aumentino, non diminuiscano, difatti + ci si avvicina a tale velocità + il tempo rallenta e lo spazio si accresce; quindi il motivo x cui nn si può ankor oggi viaggiare alla velocità della luce è che se un oggetto capace di contenere uno strumento che lo possa portare a tale velocità, vi arrivasse (scusate il gioco di parole), si accrescerebbe così tanto, che le forze gravitazinali ke esso stesso eserciterebbe su se stesso lo porterebbero ad implodere e a disintegrarsi; non menzionando la questione di poco conto che non vi è a tutt'oggi uno strumento o un motore tale che possa far viaggiare un qualsiasi corpo ad una velocità apprezzabilmente comparabile con la velocità della luce.
Cavolo, mi sono impegnato...... ehehehehe.
spero di aver chiarito qualke punto a qualkuno, ciao.

[strangolatoremancino]

Io non avendola ancora studiata all'università non posso dire di saperne molto, ma sicuramente sono state scritte diverse cose errate o imprecise. Per esempio la contrazione delle lunghezze non centra nulla con il fatto che l'oggetto non è più visibile o altro, è un effetto reale e provato sperimentalmente (se non sbaglio una delle prime prove sperimentali è arrivata studiando i mesoni $mu$ che attraversano l'atmosfera). Inoltre un oggetto in moto relativo rispetto a noi è più corto (non per niente è detta contrazione delle lunghezze) che non misurato da un osservatore per qui l'oggetto è in quiete. Il parallelismo con la velocità del suono non ha molto senso: il suono è un'onda che si propaga in un fluido, in un mezzo insomma (se non sbaglio è descritto secondo variazioni di pressione), ed è descritto perfettamente dalla meccanica classica; la relatività ristretta (o speciale, sono sinonimi," l'altra" relatività di cui parlava minavagante è la r. generale) è nata come conseguenza della descrizione dei campi (e delle onde) elettromagnetiche proposta da Maxwell, in cui vediamo comparire una costante, $c$, avente le dimensioni di una velocità (tale velocità di propagazione delle onde EM, essendo risultata pressocchè uguale alla velocià della luce, fece rientrare quest'ultima tra i fenomeni EM): una velocità costante non è assolutamente compatibile con la relatività classica (quella galileiana), per la quale la velocità varia al variare del moto del sistema di riferimento. Quindi o sbagliava Maxwell o Galileo. Maxwell sicuramente non sbagliava. Quindi si è cambiata la meccanica con Einstein.
L'esperimento citato da minavagante credo sia quello dell'interferometro, grazie a cui si voleva evidenziare un eventuale sistema di riferimento "privilegiato" (l'etere, il mezzo in cui persino Maxwell ipotizzò la propagazione delle onde EM,immaginato in quiete rispetto alle stelle fisse) in cui la velocità della luce fosse effettivamente $c$, in modo da salvare sia Maxwell che Galileo. Ma $c$ risultò sempre costante, in quanto le onde EM non hanno bisogno di un mezzo che sotenga l'oscillazione dei acmpi elettrico e magnetico. Einstein tra l'altro non citò l'esperimento di Michelson (questo appena accennato) nel suo scritto.

Cercando in giro ho trovato queste poche pagine, mi sono parse abbastanza chiare http://www.fisicamente.net/RelatiTou.pdf

[minavagante1]

si scusami strangolatoremancino, intendevo generale alla seconda volta. Si comunque l'esperimento che ho citato prima era di Michelson-Morley, non mi ricordavo scusate
neanche io non l'ho studiata quindi non ne so niente, se ho scritto fesserie prego correggetemi

[salvomelani]

Scusate l'ignoranza, stò leggendo il file ke ha postato strangolatoremancino e mi sono accorto che sono un ignorante più di quanto pensavo.
Colgo l'occasione per scusarmi anche con maxbolo, il quale ha detto una cosa corretta, affermando che i corpi che viaggiano a velocità della luce si restringerebbero.
Ringrazio strangolatoremancino per il file postato.
Ciao raga, grandi e alla prossima.

[minavagante1]

tranquillo, guarda le ca...e che sparo io ogni giorno

[salvomelani]

forse i corpi non possono viaggiare a velocità maggiori di quelle della luce xkè, pur restringendosi, la loro massa si accrescerebbe enormemente, il che li condurrebbe allo sviluppo di una forza gravitazionale eccessivamente grande ed alla formazione di una specie di buco nero.
Forse questa volta l'ho sprata davvero grossa, ma che ci volete fare, adoro i fantascientifici, soprattutto quelli che si occupano di astrofisica e cose del genere.
Ciao a tutti.
Grazie minavagante per avermi rassicurato sulle mie ultime fregnacce.

[minavagante1]

Bè Einstein dimostrò che questo non era possibile, pur aumentando di quanto si voglia l'energia cinetica della particella essa non riuscirà mai a superare la velocità della luce. Sembra strano forse perchè noi implicitamente continuiamo ad usare le leggi della cinematica classica in quanto con esse abbiamo più familiarità, e sicuramente le osserviamo più spesso nei fenomeni quotidiani. Infatti magari si continua a pensare che un corpo possa essere accelerato quanto si vuole, e perchè no, oltre alla velocità della luce. Invece questo è proprio il limite che viene posto nella relatività. Io non mi addentro perchè sono discorsi troppo complicati per le mie conoscenze, non ne sono in grado, io so solo queste poche cose e le espongo sperando che non mi scappi qualche monata
Comunque se hai un po'di tempo prova a leggerti qualcosa a riguardo, magari solo i concetti senza addentrarti in calcoli assurdi

[Hyperion1]

Neanch'io sono un fisico, però ho letto molti libri su relatività e meccanica quantistica e forse posso farvi capire il perché del limite di velocità. La velocità della luce non si può superare semplicemente perché energia ($e$), massa ($m$) e velocità della luce ($c$) sono collegate. Vi ricordate la famosa formula $e = mc^2$? Beh, da questa formula si evince che l'energia necessaria, per viaggiare a una velocità maggiore di quella della luce, sarebbe immane e, all'aumento dell'energia (qualsiasi energia... cinetica, meccanica, potenziale ecc..), la massa aumenterebbe spopositatamente, finché l'energia necessaria a spostare quella massa diverrebbe "infinita"... cioè impossibile superare il limite infinito. Dalla formula, più un corpo ha energia, più massa ha e viceversa: ne consegue che se l'energia aumenta, aumenta anche la massa. Le onde elettromagnetiche (luce, onde infrarosse, onde ultraviolette, onde radio ecc.. chiamata spesso con il termine "luce") sono le uniche onde che hanno, per così dire, energia e massa infinita. Noi uomini, essendo costituiti da atomi (secondo le moderne teorie anche gli atomi sono formati da onde) non possiamo superare quel limite o verremmo schiacciati dalla nostra massa infinita, proprio come i cetacei che si arenano sulle spiagge. Spero di essere stato chiaro. Ciao.

P.S: Turok81 si è avvicinato molto.