Gedankenexperiment Relatività Speciale

Andrea Colagrossi

Oggi pomeriggio ero intento a "spiegare" la Relatività Speciale e Cenni di Fisica Quantistica, in maniera molto semplicistica, ai miei amici molto interessati a queste questioni

Personalmente, come sapete, amo la fisica e da quasi due anni sto approfondendo personalmente tutta la fisica del '900, purtroppo tralasciata nelle scuole superiori, con corsi, letture di tutti i tipi, calcoli e tutte le questioni che può affrontare una persona innamorata della Scienza :wink:

Da un mio amico, a un certo punto, mi arriva questa domanda, trattabile come un Gedankenexperiment, a cui ho tentato di dare una risposta e che ora pongo a voi per rifletterci tutti insieme :wink:

"Su una navicella spaziale in moto relativo rispetto alla terra, considerabile e considerata come un sistema di riferimento inerziale, ad una velocità prossima alla velocità della luce è posta una "telecamera" collegata tramite onde (che viaggiano senza interferenza alla velocità della luce) con un monitor a terra.
Si consideri il sistema privo di difetti tecnici e che quindi il segnale raggiunga il monitor in maniera perfetta.
La "telecamera" riprende un "orologio" e il movimento di quest'ultimo, posto ovviamente dentro la navicella :wink:

Sul monitor a terra il tempo appare dilatato??"

Dopo una riflessione sul fatto che comunque, per quanto noi possiamo osservare direttamente dentro il Sistema di riferimento a velocita => c, il segnale deve passare da quel sistema di riferimento al nostro, il tempo ci appare dilatato del fattore Gamma come prevede la Relatività speciale.

Sperando di essere stato chiaro,

Andrea.

jabba_the_hutt2

Ciao...

Il tuo "esperimento mentale" ha una controparte sperimentale nota!!!
Si tratta del tempo di decadimento dei muoni presenti nei raggi cosmici.
Si è verificato sperimentalmente che quelli che arrivano dallo spazio (e che si muovono a velocità relativistiche) per noi decadono più lentamente di quelli che si trovano "a riposo" rispetto alla Terra (o meglio... rispetto al laboratorio dove si effettuano le misure).

Quindi la tua deduzione finale è corretta e corroborata anche dagli esperimenti!!

J.

Andrea Colagrossi

Ciao Jabba, non mi sono allora espresso bene :wink:

Conosco "l'esperienza" del decadimento dei Muoni che si creano nell'urto tra Raggi Gamma e "la nostra atmosfera" che generano Pioni, che decadono nei famosi Muoni e Neutrini. Il concetto di dilatazione del tempo è una delle conseguenze principali della Relatività :wink:

Quello che chiedo io è: Ponendo un apparecchio, come una "telecamera", che controlla lo scorrere del tempo, misurato da un "orologio", nella navicella a velocità =>> c lo controllerà nel suo stesso sistema di riferimento e quindi il tempo scorrerà "normalmente"

Questa invia un segnale perfetto elettromagnetico (v=C) a un monitor a terra, cioè nel sistema di riferimento immobile rispetto alla navicella, che ci mostra le "immagini" riprese nella navetta. Se pur la telecamera riprende il tempo scorrere normalmente, noi lo vediamo dilatato???
Cioè noi vediamo un "immagine" di dentro la navetta, è come se fossimo dentro anche noi, ma non lo siamo.

Secondo me vadiamo comunque il tempo dilatato a causa del viaggio che il segnale deve fare tra la navicella e noi. Ma è così???

jabba_the_hutt2

Credo che tu pensi che i due problemi siano diversi...

In realtà non lo sono... sono esattamente lo stesso esperimento...

Facciamo così....

Prendiamo il sistema Astronave+orologio e mettiamolo a riposo rispetto al laboratorio.
L'orologio manda verso il laboratorio un impulso elettromagnetico ogni 1 secondo.
Adesso prendi l'astronave e comincia ad accelerarla sempre di più... diciamo fino a 0.9999c
Il laboratorio "vedrà" arrivare l'impulso sempre più lentamente man mano che l'astronave si avvicina a c. Quando il moto sarà uniforme a 0.9999c gli impulsi arriveranno con la stessa frequenza, ma separati da più di 1 secondo secondo il rapporto Gamma.

Adesso prendiamo l'astronave e dentro ci produciamo dei muoni e ne osserviamo il decadimento. Ad ogni decadimento mandiamo un impulso verso il laboratorio mentre l'astronave si muove come nell'esempio precedente.
Ed otterrai lo stesso identico risultato... Questi decadranno con una tempo di vita che è legato a quello dei muoni nel laboratorio secondo lo stesso rapporto Gamma.
Quindi... in laboratorio vedrai l'orologio dell'astronave andare più piano...

J.

Andrea Colagrossi

Sono stato un po' lontano dal forum, e quindi solo ora leggo questa tua risposta.

In effetti ci avevo ripensato ed ero arrivato a questa conclusione, mi mancava proprio quel link tra i due esperimenti che tu mi hai correttamente e perfettamente spiegato :wink:

Grazie Jabba

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