sabato 7 novembre 2009

Lezione di fisica N.2

Che cos'è il tempo? C'è il tempo “psicologico”, quello che sentiamo scorrere noi, per cui ci sembra che sono passati 5,10 minuti, oppure 30-40 ore. Ma nello studio della fisica, il tempo deve essere anche esso qualcosa di misurabile “fisicamente”. Due orologi possono scorrere diversamente tra di loro anche perché fabbricati male. Un orologio a pendolo scorre più lentamente sulla luna, perché lì la forza di gravità è minore. Quindi può dipendere anche dalle condizioni fisiche. Ma è possibile svincolare il tempo totalmente dalle condizioni fisiche? Come possiamo saperlo, dato che dobbiamo misurarlo con oggetti fisici? Intanto, per fare esperimenti con il tempo, dobbiamo assicurarci il più possibile che tutti gli orologi di cui ci serviamo siano fabbricati allo stesso modo e siano il più possibile indipendenti dalle condizioni fisiche, che le condizioni fisiche variino solo di quel minimo indispensabile tra orologio e orologio. Come si vede, le difficoltà concettuali ci sono. Lo stesso Einstein ha detto: -Le esperienze individuali ci appaiono organizzate in modo tale che i singoli eventi che si è in grado di ricordare sembrano ordinati secondo il criterio del “prima” e del “dopo”, criterio che non può essere analizzato ulteriormente-. Ha riconosciuto che c'è un qualcosa, il concetto del “prima” e del “dopo”, concetto al di là del quale noi non possiamo procedere oltre!
Ora analizziamo questo concetto: il concetto di simultaneità. Cosa significa che 2 eventi sono simultanei?
Possiamo immaginare questo esperimento: io sono alla finestra di casa mia, di notte. Un mio amico, lontano 1 Km, è alla finestra di casa sua e guardiamo entrambi nella stessa direzione del cielo. Abbiamo ognuno un apparecchio radio, apparecchi collegati tra di loro. Immaginiamo di esserci messi d'accordo così: quando uno dei due vede un evento in cielo (un bagliore qualsiasi di un evento che si pensa essere molto lontano) subito schiaccia un bottone che emette un “beep” nell'apparecchio dell'amico. Se ognuno sente un “beep” nel mentre che sta schiacciando il suo bottone, allora siamo in presenza di un evento simultaneo in cielo, che probabilmente è lo stesso evento per tutti e due. Immaginiamo ora che tutto questo lavoro sia svolto automaticamente dagli apparecchi radio e non da due persone. Un apparecchio riceve un segnale di luce dal cielo e automaticamente invia un segnale radio all'altro apparecchio. Ora, come è noto, i segnali radio impiegano un certo tempo per giungere a destinazione. Per percorrere 1 Km (alla velocità della luce = circa 300.000 Km/secondo) impiegano circa un 300.000-esimo di secondo. Questo è un tempo di differenza troppo piccolo perché una persona se ne possa accorgere, ma per un microprocessore, che esegue qualche miliardo di operazioni al secondo, diventa già un tempo sensibile. Allora, per verificare la simultaneità, ogni apparecchio deve sottrarre il tempo di viaggio del segnale (1/300.000 di secondo) che arriva dall'altro apparecchio. Supponiamo ora di non sapere a quale velocità viaggiano i segnali radio. Allora, supponendo che i segnali radio viaggino alla stessa velocità in tutte le direzioni, si potrebbe posizionare un terzo apparecchio esattamente a metà strada tra gli altri due e se i segnali che riceve dai due apparecchi sono ricevuti simultaneamente allora anche gli eventi in cielo (o l'evento in cielo) sono simultanei. Sembra che ce la siamo cavata, però possiamo vedere come la realtà fisica condiziona molto l'esito dell'esperimento. In questa analisi abbiamo supposto che esiste un tempo assoluto, uguale per tutti e che i segnali radio viaggiano alla stessa velocità in ogni direzione, e allora è sufficiente sottrarre il tempo = spazio percorso diviso per la velocità della luce, ma siamo sicuri che è così? E se le interazioni tra le realtà fisiche avvengono tutte tramite dei segnali che impiegano un certo tempo per viaggiare, ha senso cercare un “tempo assoluto” che scorre ugualmente per tutte le realtà fisiche? La domanda forse vale più della risposta........

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