Forum di Riflessioni.it
WWW.RIFLESSIONI.IT

ATTENZIONE: Questo forum è in modalità solo lettura
Nuovo forum di Riflessioni.it >>> LOGOS

Torna indietro   Forum di Riflessioni.it > Forum > Scienze
Scienze - Ciò che è, e ciò che non è spiegato dalla scienza.
>>> Sezione attiva sul forum LOGOS: Scienza e Tecnologia
Vecchio 30-03-2006, 22.20.43   #1
fuoriditesta
Ospite abituale
 
L'avatar di fuoriditesta
 
Data registrazione: 19-03-2006
Messaggi: 169
teoria della relatività

qualcuno mi sa spiegare più o meno cosa dice la T. della relatività?
fuoriditesta is offline  
Vecchio 31-03-2006, 01.21.12   #2
Jack Sparrow
Pirate of the Caribbean
 
L'avatar di Jack Sparrow
 
Data registrazione: 23-05-2005
Messaggi: 363
Re: teoria della relatività

Citazione:
Messaggio originale inviato da fuoriditesta
qualcuno mi sa spiegare più o meno cosa dice la T. della relatività?
ci posso provare:

intanto la teoria della relatività non è una ma sono 2! (generale e ristretta);
in realtà la generale comprende la ristretta come caso limite, ma le vicende che hanno portato alle due teorie sono molto diverse!

1) Teoria della relatività ristretta (o speciale):

un bel giorno un fisico che lavorava all'ufficio brevetti di Berna si chiese cosa poteva succedere se avesse potuto cavalcare un raggio di luce;

le teorie di maxwell prevedevano per la luce una velocità nel vuoto di 300.000 km/sec; ma se lui stesso viaggiasse a tale velocità???

la relatività ristretta si basa su due postulati fondamentali:

1) la luce viaggia a 300.000 km/sec (nel vuoto) per qualsiasi osservatore in quiete o in moto rettilineo uniforme;

2) le leggi della fisica sono invarianti per osservatori in quiete o in moto rettilineo uniforme


se si accettano queste due ipotesi, si devono per forza abbandonare le idee canoniche di spazio e di tempo;

esempio:
- un uomo è dentro un'astronave che viaggia a 100.000 km/sec (allontanandosi) rispetto ad un pianeta vicino;
- un uomo dentro l'astronave accende una torcia;

se rispetto al pianeta la luce viaggia a 300.000 km/sec, rispetto all'uomo dovrebbe viaggiare a 200.000 km/sec!!!

a meno che...
il tempo non scorra più lentamente per chi è a bordo dell'astronave!!!

e in effetti è proprio così...
nei dovuti casi, le lunghezze si contraggono e i tempi si dilatano!!!

le leggi della fisica sono invarianti secondo le trasformazioni di lorentz (e non quelle di galileo), e l'universo è un cronotopo (spazio-tempo) a quattro dimensioni correlate tra loro.

[2) Teoria della relatività generale

secondo einstein l'obiettivo della scienza è il seguente:
"abbracciare per semplice deduzione la maggior quantità possivile di eventi a partire dal minor numero possibile di postulati";
i fisici "sanno" che le leggi fisiche hanno una loro "bellezza" e "armonia";

e dunque perchè mai l'invarianza di tali leggi dovrebbero valere solo per i sistemi inerziali (quiete o moto rettilineo uniforme) e non per tutti???

dunque lo stesso fisico dell'altra teoria (il caro albert) ebbe un'intuizione geniale (di nuovo):
se un uomo si trova in un "ascensore stellare" che sale nello spazio con accelerazione costante, avrà le stesse sensazioni di un uomo in un ascensore fermo con un campo gravitazionale;

stabilì il principio di equivalenza, ovvero l'equivalenza tra massa inerziale e massa gravitazionale;

insomma le leggi della fisica continuano a essere uguali per tutti una volta che abbiamo tenuto in conto i campi gravitazionali (le "accelerazioni") che intervengono;

queste accelerazioni (secondo einstein) sono frutto della curvatura dello spazio-tempo, un fenomeno causato dalla massa;

esemplificazione:
immagina un telo teso (è in 2dimensioni, ma in 4 è inimmaginabile);
ora pensa di mettere al centro del telo una grossa palla di ferro:
il telo si incurverà seguendo la massa.

se ora lanci una pallina secondo una traiettoria rettilinea che passa vicino alla palla grossa, la pallina devierà il suo corso seguendo la curvatura.
seguirà una geodetica, cioè il percorso più breve su superficie curva.

-----------------------------------------------------------------------

N.B.
è una esposizione priva di formalismo matematico e che contiene sicuramente qualche errore; del resto non sono un fisico e (per ora) ho letto solo l'esposizione divulgativa di einstein stesso oltre a qualche brano su internet.

e tuttavia spero di aver reso chiaro il significato ampio di questa teoria che ha cambiato il nostro modo di vedere lo spazio-tempo come "sfondo" degli eventi fisici.

lo spazio-tempo non è un palcoscenico, bensì un'attore (protagonista)

saluti
Jack Sparrow is offline  
Vecchio 31-03-2006, 11.36.27   #3
nexus6
like nonsoche in rain...
 
L'avatar di nexus6
 
Data registrazione: 22-09-2005
Messaggi: 1,770
Citazione:
Messaggio originale inviato da fuoriditesta
qualcuno mi sa spiegare più o meno cosa dice la T. della relatività?
Ciao, fuoriditesta (gran bel nick!).

Jack ha messo inevitabilmente parecchia carne al fuoco, ma d'altronde la tua domanda è particolarmente 'ampia'... chiedi "più o meno"... ma in che senso? C'è qualche aspetto in particolare che vorresti approfondire? Beh... io direi che questo potrebbe essere un buon metodo... per cominciare.

Per far ciò, prima ti dovresti leggere qualche 'sintesi' divulgativa senza formule tipo questa: http://www.arrigoamadori.com/lezioni...Relativita.htm

Poi potresti rivolgere la tua attenzione verso singoli aspetti 'strani', già citati da Jack (e ce ne sono parecchi): esistenza della velocità limite, contrazione delle lunghezze, dilatazione dei tempi, simultaneità, paradosso dei gemelli, E = mc^2, principio di equivalenza, geometria spaziotemporale curva; e poi ancora conseguenze come le onde gravitazionali, i buchi neri, l'evoluzione dell'universo e, perchè no, il funzionamento del GPS... ecc... ecc...

Comunque per i buchi neri e qualcosa di più approfondito sulla teoria delle Relatività Generale guarda questo thread.

Come già accennato da Jack, questa teoria rivoluziona il modo di pensare allo spazio ed al tempo, come degli 'assoluti' che fanno da sfondo alle vicende dell'universo. Il 'tempo' per esempio non è un qualcosa che scorre invariabilmente e stabilmente per tutti e tutte le cose, ma ogni cosa potrà, sotto opportune condizioni, sperimentare uno scorrere differente del 'tempo'; ho detto 'ogni cosa' per comprendere sia sistemi biologici (come gli animali) e sia sistemi prettamente 'fisici' o meccanici come un orologio.

Questi concetti NON sono affatto facili da maneggiare, perchè siamo troppo abituati a pensare in modo diverso da come ci imporrebbe la Relatività.

Se ti addentrerai un pochettino in questo mondo, nel tuo cervello sorgerà spontanea la domanda: "ma in realtà sono vere tutte queste storielle? Si sono viste da qualche parte?"

Ti posso già rispondere affermativamente, senza troppe cautele (qualcuna sarà comunque necessaria ); se ti va, guarda pure quest'altro thread.

nexus6 is offline  
Vecchio 01-04-2006, 12.30.19   #4
fuoriditesta
Ospite abituale
 
L'avatar di fuoriditesta
 
Data registrazione: 19-03-2006
Messaggi: 169
mi interessava la teoria in generale, siccome non la conscevo x niente
ora più o meno ho capito,
thank's
fuoriditesta is offline  
Vecchio 01-04-2006, 15.39.05   #5
nexus6
like nonsoche in rain...
 
L'avatar di nexus6
 
Data registrazione: 22-09-2005
Messaggi: 1,770
Arrow SdR...

Beh... ti potrei dare qualche informazione in più... affinché quel ‘meno’ si trasformi in qualcosa di più ‘positivo’...

... insomma che è sta’ teoria della Relatività?

Innanzitutto NON parliamo di filosofia (relativismo, ecc...), non parliamo di una semplice ‘teoria’, ma di una struttura concettuale che sta attualmente alla base di tutta la Fisica; la Relatività NON afferma che tutto è relativo, poiché in effetti vi sono molte quantità ‘assolute’.

La teoria della Relatività Ristretta (RR) si occupa dei moti ad alte velocità e considera la meccanica classica (di Newton) come un caso limite. In effetti da uno dei postulati della RR, si ricava il fatto che per un qualunque segnale fisico (massa e/o energia) ESISTE una stessa velocità limite, che è la velocità della luce nel vuoto; tale fatto è palesemente confermato dagli esperimenti. Il formalismo matematico di tale teoria si ottiene dall’ipotizzata invarianza delle leggi della Fisica per sistemi di riferimento inerziali sotto opportune trasformazioni, dette di Lorentz.

L’altra parte della Relatività, quella Generale (RG), si occupa della geometrizzazione dello spaziotempo, ovvero dello studio delle proprietà geometriche dello struttura dello spaziotempo. Il formalismo matematico di tale teoria si ottiene dall’ipotizzata invarianza delle leggi della Fisica per sistemi di riferimento qualsiasi sotto altre opportune e più generali trasformazioni.

Uno dei concetti fondamentali è quello di sistema di riferimento (SdR); in effetti quando dici "mi sto muovendo con questa velocità", DEVI sempre specificare rispetto a che cosa avviene il tuo movimento e questo già l’aveva formalizzato Galileo. Altro concetto fondamentale è quello di sistema inerziale: è un SdR tale che, rispetto ad esso, i corpi non soggetti a forze permangono nel loro stato di quiete o di moto rettilineo uniforme. Tale definizione si carica di un’ulteriore importante proprietà ovvero del ‘principio di relatività’ o primo postulato della RR: esperimenti condotti nelle stesse condizioni in diversi sistemi di riferimento inerziali danno gli stessi risultati, cioè le leggi della Fisica si esprimono nella stessa forma (sono invarianti) in tutti i sistemi di riferimento inerziali.

Tale postulato unito a quello dell’invarianza della velocità della luce nel vuoto, ovvero essa NON varia in qualsiasi sistema di riferimento, porta alla disgregazione della meccanica classica; si può portare come esempio la legge di composizione galileiana delle velocità: se ci muoviamo e lanciamo in avanti un sasso, questo avrà come velocità quella che gli abbiamo impressa noi più quella del nostro moto; tale composizione è errata proprio a causa dell'esistenza di una velocità limite: se lanciamo un raggio laser al posto delle pietre questo NON si potrà muovere ad un velocità maggiore a quella della luce. La vecchia composizione delle velocità vale con buona approssimazione SOLO per basse velocità, cioè non confrontabili con quelle della luce.

Altro concetto, che non sembra ed invece è importante, è quello di ‘osservatore in un SdR’: è un riferimento dotato di propri strumenti di misura e di procedure di misurazione che si svolgono a riposo in quel dato SdR ovvero con gli strumenti ‘in quiete’ (che non si muovono) rispetto a quel SdR. Ogni SdR è dotato idealmente di infiniti osservatori che spesso vengono immaginati come semplici ‘orologi’ sincronizzati tra loro con un certa procedura sperimentale.

Sto andando inevitabilmente troppo nel tecnico, ma vorrei che fosse chiara una delle idee di fondo che serpeggiano in questa ‘nuova’ meccanica (oramai ha più di 100 anni!): il fatto che spazio e tempo presi separatamente non hanno più quel carattere di assolutezza di newtoniana memoria; il tempo ‘scorre’ differentemente ovvero il ritmo di marcia di ‘orologi’ varia a seconda dello stato di moto relativo a cui si trovano. Il tempo preso separatamente dallo spazio si deve definire entro un certo SdR ed in un altro potrebbe essere differente ovvero scorrere in modo differente.

Spazio e tempo vengono riuniti in una unica quantità, appunto lo ‘spaziotempo’ che riacquista in un certo senso un carattere di assolutezza (NON tutto è relativo in Relatività); spazio e tempo sono dunque ‘mescolati’ insieme nella Relatività einsteiniana. Quando si parla di ‘distanze’ o ‘intervalli’, in questo nuovo ‘spazio’ a 4 dimensioni, NON ci si riferisce solo a intervalli spaziali, ma spaziotemporali; si dà il caso che in alcuni SdR può succedere che tali intervalli siano puramente ‘temporali’, mentre in altri abbiano componenti sia spaziali e sia temporali. Non è oggettivamente semplice capire queste cose, ma qui c’è una delle idee di fondo della Relatività Ristretta ovvero quella che potremmo chiamare ‘effetto di prospettiva’: così come in tali effetti si ha a che fare con lunghezze in qualche modo ‘assolute’ degli oggetti e con determinazioni effettivamente relative delle loro dimensioni angolari, in RR si ha a che fare con lunghezze e durate ‘proprie’ e con determinazioni effettivamente relative delle une e delle altre, che dipendono dal loro stato di moto relativo.

Cosa sono lunghezze e durate ‘proprie’? Sono lunghezze e durate misurate da un osservatore che si trovi a riposo rispetto alla ‘cosa’ da misurare; si dà il caso che tali quantità siano degli invarianti relativistici ovvero TUTTI gli osservatori di un qualunque SdR inerziale misureranno le stesse quantità ‘proprie’; esse assumono, dunque, un carattere assoluto.

Strettamente relazionato a queste cose vi sarebbe l’effetto gemelli (chiamato in modo errato paradosso).

Molto altro da dire ci sarebbe, dunque... e proviamo a parlare di dilatazione dei tempi e contrazione delle lunghezze, storicamente sperimentata per i ‘raggi cosmici’ ovvero particelle che bombardano la nostra atmosfera e provengono dallo spazio; tali particelle decadano (‘muoiono’) in un sistema di riferimento solidale con esse, ovvero nel quale sono in quiete, in un certo tempo T, detta ‘vita a riposo’. Se tali particelle vengono poste in moto rispetto a quel sistema precedente che chiameremo ‘del laboratorio’, gli osservatori del laboratorio troveranno che la vita media di tali particelle è maggiore di T e aumenta con l’aumentare della velocità di esse (dilatazione dei tempi). Siccome in Relatività c’è reciprocità negli effetti, poniamoci in un sistema di riferimento (SdR) solidale con quelle particelle (ovvero a ‘cavallo’ di esse)... cosa vedremmo? In tale SdR la vita media sarebbe uguale a T, in quanto la particella in tale SdR è ferma; quello che cambia è lo spazio nel quale ci muoviamo che risulta essere, dal nostro punto di vista, contratto tanto più siamo veloci, secondo le previsioni teoriche; la particella riesce a percorrere dal punto di vista del laboratorio un tratto di spazio maggiore a quello che dovrebbe percorrere se il tempo di vita in volo fosse uguale a quello a ‘riposo’.

Riassumendo, ponendoci nel laboratorio e vedendo passare la particella sperimenteremmo la dilatazione dei tempi (con un aumento della vita delle particelle); ponendoci invece sulla particella, noi siamo fermi rispetto ad essa ed è tutto il laboratorio che si muove, facendoci sperimentare la contrazione delle lunghezze.

Essendo più formali, l’effetto di dilatazione dei tempi così si può enunciare: se misuriamo la durata del battito di un orologio in moto rispetto ad un dato SdR S, utilizzando due orologi in quiete in S collocati nei luoghi in cui il battito del primo orologio ha inizio e fine, riscontriamo la durata di esso dilatata rispetto a quella misurata nel SdR S* in quiete con l’orologio stesso o che sarebbe misurata se esso venisse portato in quiete in S. Tale effetto di dilatazione è facilmente controllabile sperimentalmente per via diretta al contrario della contrazione delle lunghezze e viene sperimentato ogni giorno negli acceleratori di particelle; niente attualmente è capace di metterlo in dubbio.

Gli effetti di questa parte della Relatività (la Ristretta) vengono sperimentati ogni giorno, in quanto per esempio numerose tecnologie sono state costruite tenendo conto delle sue previsioni; pensiamo agli acceleratori di particelle, al sistema di posizionamento globale (GPS) ed a tutti i campi dove è fondamentale la propagazione della radiazione elettromagnetica ovvero praticamente in ogni campo della fisica e della scienza; ad oggi non ha conosciuto nessuna confutazione sperimentale, anche se è destinata ad essere ‘ricompresa’ in un senso più ampio, come accade per tutte le teorie scientifiche.

Da discutere in relazione a ciò vi sarebbe l'entanglement quantistico ovvero l'effetto di non località che sembrerebbe prefigurare la trasmissione di informazioni fisiche oltre la velocità della luce tra due particelle correlate quantisticamente... vabbè mi fermo qui... è meglio per tutti.


Ultima modifica di nexus6 : 01-04-2006 alle ore 15.43.29.
nexus6 is offline  

 



Note Legali - Diritti d'autore - Privacy e Cookies
Forum attivo dal 1 aprile 2002 al 29 febbraio 2016 - Per i contenuti Copyright © Riflessioni.it