Andiamo direttamente alla definizione, ovvero, di che cosa significa o meglio che cosa rappresentiamo con spazio-tempo. Orbene con spazio-tempo identifichiamo, e quindi rappresentiamo, 4 dimensioni. Di queste 4 dimensioni, sono 3 dimensioni riferite allo spazio ( lunghezza, profondit\u00e0 e larghezza) e la quarta dimensione \u00e8 il tempo.<\/p>\n
Quando abbiamo questi quattro dati abbiamo definito lo spazio-tempo e questo concetto appunto di spazio-tempo ci serve per arrivare a mettere in relazione tutti i punti che compongono dell’universo.<\/p>\n
Il primo ostacolo, o meglio la prima entit\u00e0 da assimilare per meglio comprende questo argomento \u00e8 la valorizzare in maniera mirata della parola spazio. Lo spazio per accezione comune pu\u00f2 indicare, facendo delle frasi esempio, le seguenti cose:<\/p>\n
bene tutte queste frasi le possiamo riconoscere come veritiere e corrette ma quando parliamo di spazio-tempo, alla parola spazio daremo il valore risultante alla semplice domanda dove si trova? Ad esempio, dove si trova un satellite?<\/p>\n
La risposta a questa domanda sono, univocamente, le tre coordinate che ci servono per collocare il punto esatto. Questo punto rappresenta la posizione del satellite.<\/p>\n
Quindi se prendiamo un oggetto qualsiasi, esso avr\u00e0 una definizione di coordinate, ben precise e determinate, e quindi il suo spazio, ma aggiungendo una caratteristica che determina il momento in cui definiamo queste coordinate per trovare questo oggetto stiamo gi\u00e0 parlando di spazio-tempo.<\/p>\n
Per semplificare, se prendiamo un oggetto, ad esempio, un automobile che percorrere l’autostrada A1 potremo indicare che si trova a percorre il km 200 alle 11:20. Nella definizione spazio-tempo abbiamo che l’automobile si trova al Km 220 alle 11:20 e questo che abbiamo appena descritto viene indicato come EVENTO.<\/p>\n
La domanda che ci possiamo porre potrebbe essere dove si trova la macchina alle 11:21. Se la macchina di trovasse ancora la km200 avremo un nuovo evento e in pi\u00f9 una informazione che consiste nello scoprire che tra il primo e il secondo evento la macchina non si \u00e8 mossa. La macchina \u00e8 stata ferma.<\/p>\n
Ad essere pignoli si potrebbe essere spostata in quel minuto, non so in qualsiasi direzione, per poi tornare nello stesso punto, dopo appunto un minuto. Questo esempio ci spiega che pi\u00f9 siamo accurati nello studio del susseguirsi degli eventi e pi\u00f9 informazioni avremo.<\/p>\n
L’importante \u00e8 capire che pur avendo le coordinate fisse abbiamo trovato un nuovo evento perch\u00e9 non sar\u00e0 uguale il tempo e quindi la rappresentazioni \u00e8 di certo cambiata.<\/p>\n
Abbiamo introdotto spazio-tempo ed abbiamo indicato che con Albert Einstein e l’arrivo della teoria della relativit\u00e0 (generale e ristretta) come sia cambiato in maniera radicale l’accezione per cui non si pu\u00f2 pi\u00f9 definire il tempo come assoluto.<\/p>\n
Quindi mentre le grandezze definite nello spazio possono essere intese come posizione e per semplificare le possiamo identificare essere regolate dalla geometria con i tre assi cartesiani ovvero la geometria euclidea ma solo se non ci relazioniamo con gli altri astri dell’universo, perch\u00e9 nell’ingrandire la nostra osservazione ed andando al di fuori della nostra cara Terra.<\/p>\n
La geometria in senso stretto applicata nell’universo, quindi le misure e le distanze dei punti risultano essere non realistiche. Dovremo necessariamente seguire le spiegazioni riportate nella teoria della relativit\u00e0.<\/p>\n
Il nostro intento \u00e8 quello di spiegare il concetto di spazio-tempo senza utilizzare la matematica, ma utilizzando un ragionamento logico guidato dalle conoscenze della fisica che possa proporre un modello valido e concreto.<\/p>\n
Per fare questo dobbiamo assolutamente fissare la definizione di punto di riferimento e soprattutto di sistema di riferimento. Senza questa definizione tutto potrebbe diventare labile e poco ed addirittura poco sensato.<\/p>\n
Abbiamo parlato di evento e di posizione di una automobile, e con la definizione di sistema di riferimento vogliamo fissare il punto di osservazione di un evento e di conseguenza anche di una sequenza di eventi.<\/p>\n
Facciamo qualche esempio. Per primo vorrei riporre quello che avevo sul libro di fisica quando era ragazzo ovvero l’esempio del treno. Abbiamo un signore seduto su una panchina all’interno di una stazione ferroviaria e dopo un po arriva un treno. Questo treno attraversa la stazione e il signore seduto sulla panchina lo vede passare ad un certa velocit\u00e0, mettiamo 70 km all’ora. Mentre passa il treno, il signore sulla panchina, vede al suo interno un bambino seduto; anche lui sta viaggiando come il treno ad una velocit\u00e0 di 70 km all’ora.<\/p>\n
Quindi se il sistema di osservazione \u00e8 il signore seduto sulla panchina, si pu\u00f2 dire che un bambino sta passando a 70 km all’ora dentro la stazione.<\/p>\n
Di contro, se fossimo il bambino seduto sul treno ad un certo punto vedremo passare un signore seduto su una panchina ad una velocit\u00e0 di 70 km all’ora.<\/p>\n
Si perch\u00e9 nel sistema di riferimento dentro il treno tutto quello che si osserva passa ad una certa velocit\u00e0 ed il bambino pu\u00f2 definirsi fermo mentre per il sistema di riferimento del signore seduto nella panchina lui si pu\u00f2 definire fermo ed il treno in movimento.<\/p>\n
Con chiara e ben fissata questa definizione possiamo proseguire nella nostra esplorazione, visto che proprio da questa fondamenta si capisce la fisica. I sitemi di riferimenti sono capi saldi per dare l’interpretazione agli eventi e per razionalizzare eventi e realzioni tra li stessi.<\/p>\n
Parliamo di esplorazione perch\u00e9 adesso dobbiamo allargare la nostra visione all’universo e per fare questo dobbiamo fissare un nuovo concetto che \u00e8 la velocit\u00e0 della luce. La velocit\u00e0 della luce rappresenta il limite massimo di velocit\u00e0 appunto che possiamo avere nell’universo.<\/p>\n
Per capirsi la lettera c nella famosa formula di Albert Einstein \u00e8 proprio la velocit\u00e0 della luce per una curiosit\u00e0 sulle lettere che troviamo in tutte le formula di fisica la lettera c \u00e8 la prima lettera della paola latina celeritas che significa appunto velocit\u00e0.Una dimostrazione chiara di come la cultura non abbiamo confini. Con le misure sempre pi\u00f9 sofisticate e tecnologicamente sempre pi\u00f9 precise nel giro di un secolo possiamo, questa celeritas, assimilarla con 300.000 Km al secondo.<\/p>\n
Abbiamo introdotto i sistemi di riferimento quindi ora possiamo introdurre anche l’intuizione di Galileo Galilei dovuto all’osservazione del movimento del nostro pianeta Terra.<\/p>\n
Facciamo un\u2019osservazione molto importante nel concetto spazio-tempo, che consiste nel prendere la visione di insieme del moto dei pianeti e dalla distanza tra gli stessi. La Terra e il Sole hanno un moto nello spazio e non mi dilungo su questo trattazione, ma mi soffermerei su quest’aspetto, alzando gli occhi al cielo possiamo vedere il sole.<\/p>\n
Nel momento preciso in cui guardiamo il sole noi vediamo la luce che emana il Sole. La luce che vediamo,quindi, viene da sole, ma il sole \u00e8 molto distante dalla terra, circa in media 150 milioni di Km. La luce emessa dal sole deve compiere questa distanza per arrivare ai nostri occhi e per fare questo tragitto impiega circa 8 minuti e mezzo.<\/p>\n
Possiamo dire che nel nostro sistema di riferimento noi vediamo il sole in quel momento, ma il sole in effetti non \u00e8 pi\u00f9 in quella posizione perch\u00e9 si \u00e8 gi\u00e0 spostato nella sua traiettoria. Il Sole si sta muovendo.<\/p>\n
Tutto nell’universo si muove e tutti seguono un percorso, una traiettoria ed ampliare lo spettro di questa spiegazione potrebbe veramente diventare complicato, ma proviamo a vedere tre punti di tre teorie, con l’aspettativa di avere pi\u00f9 riferimenti concreti e di dare l’opportunit\u00e0 a chi vorr\u00e0 di approfondire i vari aspetti.<\/p>\n
Nel parlare di universo, abbiamo detto che tutto si muove e tutto \u00e8 in movimento, abbiamo visto e definito i sistemi di riferimento, ma mano a mano che osserviamo l\u2019universo ci possiamo spostare con i sistemi di riferimento ma vedremo sempre altri pianeti o altri oggetti muoversi.<\/p>\n
Con le trasformazioni di Galileo Galilei e le trasformazioni di Lorentz abbiamo degli strumenti che ci permetto di idealizzare e quindi di capire meglio come interagiscono e come dobbiamo utilizzare il concetto di spazio-tempo.<\/p>\n
In tal senso, se nell\u2019universo avessimo solo due sistemi di riferimento e se conoscessimo la velocit\u00e0 di uno con le trasformazioni di Galileo e con determinate condizioni semplificate potremmo dire la posizione esatta nello spazio-tempo del secondo (sistema di riferimento).<\/p>\n
Con le teorie di Lorentz \u00e8 stato ampliato l\u2019aspetto di osservazione e in concomitanza degli studi sull\u2019elettromagnetismo e oltre che dalla legge della Meccanica, abbiamo modelli che con l\u2019introduzione della costante della velocit\u00e0 della luce hanno portato alla teoria della relativit\u00e0 ristretta di Albert Einstein.<\/p>\n
A meglio rappresentare il tutto ci ha pensato Minskoki che, possiamo dire, ha razionalizzato i diagrammi con le 4 dimensioni. Graficamente una riproduzione delle 4 dimensioni \u00e8 stata resa possibile dal genio spiegando una relazione dove inserire una posizione e un tempo.<\/p>\n
La posizione \u00e8 dell’oggetto mentre il tempo \u00e8 legato alla velocit\u00e0 della luce. In questo diagramma spazio-tempo di Minkowski, quindi quadridimenisonale, un oggetto che si muove di moto rettilineo uniforme avr\u00e0 rappresentato sul diagramma una linea, ossia l’unione di tutti gli eventi dell’oggetto stesso. Questa linea \u00e8 definita Linea dell’universo.<\/p>\n
Dalla analisi di questo grafico, abbiamo la possibilit\u00e0 di fissare un concetto fondamentale che se la velocit\u00e0 \u00e8 il limite massimo quella della luce in questo grafico, la bisettrice dell’origine si disegna a 45\u00b0 , diventa la linea limite delle possibili linee dell’universo.<\/p>\n
Un’altro concetto che emerge da questo grafico \u00e8 che, se viene disegnata una linea orizzontale che incontra le linee dell’universo, abbiamo in realt\u00e0 definito la linea di simultaneit\u00e0, e cio\u00e8 abbiamo individuato tutti gli eventi che si compiono nello stesso attimo.<\/p>\n
Lo spazio-tempo di Minkoski non si ferma qui, ma ci ha dato anche il concetto di cono del tempo o di luce dandoci l’opportunit\u00e0 di fissare con un visione grafica dei termini pi\u00f9 dibattuti dall’umanit\u00e0 e quindi presente, futuro e passato. Nella vastit\u00e0 di teorie e di modelli, segnaliamo un’ulteriore termine che si potr\u00e0 meglio approfondire come universo parallelo o anche definito altrove.<\/p>\n
Questi concetti fantastici e potenti da perderci il sonno coprattutto se ci addentriamo nella visione fantascentifica dei film che intedono farsi viaggiare nel tempo. la fisica non ci dice che possibile ma ci dice che c’\u00e8 un modo per rappresentare gli eventi in maniera eccezionale come appunto il cono spazio-tempo di Minkoski.<\/p>\n
Fissato che il limite \u00e8 la velocit\u00e0 della luce, che non pu\u00f2 essere superata ma che non pu\u00f2 essere raggiunta per il fatto che servirebbe una accelerazione altissima. Si pu\u00f2 asserire che non esiste modo per raggiungerla, perch\u00e9 occorrerebbe somministrare al corpo una quantit\u00e0 di energia infinita.<\/p>\n
Ci addentriamo ora in ragionamenti sempre pi\u00f9 entusiasmanti di queste teorie che vogliamo capire.
\nProviamo con un esempio di una navicella spaziale che risulta viaggiare ad oltre 290.000 km al secondo, quindi molto prossima alla velocit\u00e0 della luce.<\/p>\n
Se degli studiosi la seguissero lungo il suo percorso o meglio linea dell’universo o linea degli eventi per un periodo di tempo circa 1000 anni, per gli astronauti all’interno della navicella sarebbe passati solo 200 anni.<\/p>\n
Da questo esempio, possiamo capire come il fascino di queste teorie si spingano in vertiginose supposizioni e calcoli matematici complessi perch\u00e9, ulteriormente, se fosse possibile che la navicella aumentasse la propria velocit\u00e0 a circa 299.000 Km al secondo avremo che, i mille anni osservati, per gli astronauti sarebbero neanche due mesi. Questo divario di tempo osservato dagli astornauti aumentera man mano che ci avviciniamo al limite della velocit\u00e0 della luce.<\/p>\n
Ora, se da una parte gli studiosi applicadosi sono consapevoli di questi numeri, dobbiamo capire che cosa succeder\u00e0 agli oggetti che potrebbero sottoporsi a queste altissime velocit\u00e0.<\/p>\n
Un corpo sarebbe sempre pi\u00f9 ristretto all’aumentare della velocit\u00e0 e questo lo capiamo perch\u00e9 lo spazio si contrae. Con questa diretta intuizione e per seguire questa fisica bisogna aver la mente apertissima, quando ci addentriamo in queste teorie e la stessa cosa avviene per il tempo, ossia si dilata e si contrae a seconda dell’osservatore.<\/p>\n
Un altro passo importante per costruire una conoscenza sullo spazio-tempo \u00e8 quello di abbandonare, qualora ci fosse in noi, l\u2019idea che il tempo sia un’entit\u00e0 futile ed immaginaria ma bens\u00ec dobbiamo concretizzarlo come oggettivamente realt\u00e0. Quindi in termini fisici il tempo accelerato esiste, come accorciato, ma non come sensazione che sia ben chiaro.<\/p>\n
Abbiamo visto come dalle Trasformazioni di Galileo Galieli e di Lorentz siamo arrivati alla Relativit\u00e0 ristretta ma il fisico Einstein ha aggiunto un\u2019altra importante analisi:\u00a0l\u2019osservatore, o meglio un sistema da solo, non pu\u00f2 sapere se le forze che gli danno il moto o la quiete sono dovuti alla gravit\u00e0 o altri meccanismi.<\/p>\n
\u00c8 con questa ulteriore integrazione che si arriva a definire la relativit\u00e0 generale<\/strong>.<\/p>\n Quindi cercando di sviscerare lo spazio-tempo, si arriva a definire la gravit\u00e0 non pi\u00f9 una forza ma bens\u00ec una propriet\u00e0. Infatti se abbiamo un piano elastico e collochiamo una grossa sfera pesante e una palla pi\u00f9 piccola e pi\u00f9 leggera, osserveremo che il piano elastico si deformer\u00e0 verso il basso maggiormente dove c’\u00e8 la grossa sfera pesante. Bene questa deformazione porter\u00e0 la palla pi\u00f9 piccola a pendere e quindi a dirigersi in direzione dalla grossa sfera.<\/p>\n Grossa sfera e la piccola palla di troveranno alla fine nello stesso avvallamento del piano elastico. Vedremo che la deformazione dei due oggetti, ora insieme, sar\u00e0 maggiore come maggiore sar\u00e0 l’influenza che avr\u00e0 sulla planarit\u00e0 del piano stesso.<\/p>\n Forse a questo punto ed a piccoli passi ben concentrati di una teoria immensa come la fisica possiamo dire di che cosa si tratta proprio immergendoci nel concetto spazio-tempo. Pensiamo di essere dentro una camera di questa navicella spaziale. Se prendiamo una penna e la lasciamo, la stessa cadr\u00e0 a terra o meglio sul pavimento, mentre noi siamo con i piedi attaccati al pavimento.<\/p>\n Se questa navicella e quindi questa camera fosse lanciata nello spazio, In teoria tutto dovrebbe fluttuare all’interno della camera, ma se la navicella in cui si trova la camera viaggiasse accelerando in una direzione, anche senza quella che conosciamo come gravit\u00e0, noi avremmo i piedi attaccati al pavimento.<\/p>\n Stessa sorte per la penna lasciata. Noi non ci saremo accorti della differenza delle due situazioni perch\u00e9 a nostri occhi l\u2019effetto o il risultato \u00e8 il medesimo.<\/p>\n Con la teoria di Newton due corpi o due oggetti avevano un\u2018attrazione tra loro proporzionale alle rispettive masse. da tutti conosciuta come attrazione gravitazionale.<\/p>\n L’importante accelerazione gravitazionale che che ci accompagna nei nostri studi primari, ma con Albert Einstein si stabilisce che due corpi o due oggetti sono sempre attratti tra loro ma con la spiegazione che l\u2019oggetto pi\u00f9 grande curvando lo spazio-tempo attira verso di s\u00e9 il corpo con massa pi\u00f9 piccola. Come abbiamo detto ed illustrato con la spiegazione dell’esempio del piano elastico con la sfera e la palla.<\/p>\n Avere quindi una curvatura nello spazio porta al rallentamento del tempo e alla influenza tra i corpi, ma qui la teoria francamente si complica un bel po’.<\/p>\n Spazio-tempo che fascino, che emozione, da oggi o meglio da questa lettura, da questo evento qualcosa di pi\u00f9 appartiene al vostro bagaglio culturale per sempre.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" 1. Definizione: cos’\u00e8 lo spazio tempo Andiamo direttamente alla definizione, ovvero, di che cosa significa o meglio che cosa rappresentiamo con spazio-tempo. Orbene con spazio-tempo identifichiamo, e quindi rappresentiamo, 4 dimensioni. Di queste 4 dimensioni, sono 3 dimensioni riferite allo spazio ( lunghezza, profondit\u00e0 e larghezza) e la quarta dimensione \u00e8 il tempo. Quando abbiamo […]<\/p>\n","protected":false},"author":33,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"inline_featured_image":false,"footnotes":""},"categories":[184],"tags":[],"class_list":["post-58832","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-astronomia"],"acf":[],"yoast_head":"\n
\nSe, ad esempio, un asteroide va verso un pianeta, per quello che abbiamo appena asserito il corpo pi\u00f9 con grande densit\u00e0, in questo caso il pianeta, curva lo spaziotempo e l\u2019asteroide che \u00e8 pi\u00f9 piccolo \u00e8 attratto verso il pianeta. La rappresentazione pi\u00f9 comune che troviamo \u00e8 quella del piano elastico con le sfere.<\/p>\n
\nFacciamo un altro esempio, l\u2019esempio della navicella spaziale.<\/p>\n