Il paradosso dei gemelli - parte 1 Feed RSS dell'articolo Aggiungi questo articolo ai tuoi preferiti

a cura di Vincenzo Zappalà

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Il celebre paradosso dei gemelli chiarisce molto bene la differenza tra relatività ristretta e relatività generale. Bisogna tener conto, tuttavia, che la relatività generale ha ben altre implicazioni considerando la curvatura dello spazio-tempo…

Il Viaggio

All’interno dell’astronave ci sono tutte le comodità del caso ed il soggiorno è in fondo estremamente piacevole, malgrado la solitudine. Ma quella è un peso che deve sopportare per poter vivere una simile avventura. Chissà cosa si era immaginato il nostro Gianni: pensava di subire forze strane o di vedere cose assurde andando a quella velocità. Invece niente, gli sembra di essere nel salotto di casa davanti alla televisione. Anche l’orologio che domina la parete sembra andare normalmente. Avevano cercato di spiegargli tante teorie difficili, ma a lui ora sembra tutto talmente normale da esserne quasi annoiato. L’unica cosa che nota con sicurezza è che la Terra si allontana ad una velocità spaventosa. A lui sembra di essere fermo, mentre il pianeta viaggia sicuramente ad almeno 200.000 chilometri al secondo.

Passa molto tempo, ma finalmente ecco che l’oblò si riempie della infuocata immagine della stella, meta della sua “gita”. Deve stare attento adesso a non passare troppo vicino. Comincia infatti a fare un po’ caldo. Poche sapienti correzioni di rotta e l’astronave compie un largo giro intorno all’astro e si rimette in direzione del Sistema Solare. Si torna a casa. In fondo anche per un avventuriero come lui è diventato adesso un magnifico pensiero. Bisogna però fare passare il tempo (il paesaggio è lo stesso dell’andata). Malgrado non sia un vero esperto, si mette a fare un po’ di conti e cerca di applicare quella formuletta che il fratello gli aveva mostrato e spiegato varie volte prima della partenza. In fondo non è difficile, anche se a lui sembra un po’ assurda:

formula.jpg

Gianni gli aveva detto che t0 è il tempo di chi sta fermo, v è la velocità a cui sta viaggiando uno che si muove e c è la velocità della luce. Applicando la formula si ricava il tempo relativo a chi è in movimento. In altre parole si trova che andando sempre più veloce il tempo rallenta. Infatti se uno sta fermo, v = 0, la radice quadrata di 1 è sempre 1 e quindi t = t0. Banale! Se invece si andasse alla velocità della luce, v sarebbe proprio c (circa 300000 chilometri al secondo) e dentro la radice quadrata si avrebbe 1-1, ossia 0. Ma t0 ∙ 0 = 0. Ossia t = 0. Il tempo si fermerebbe … Accidenti!!

Tuttavia Gianni si sente così “normale” dentro l’astronave che pensa di applicare la formula a suo fratello che è rimasto sulla Terra. Ha visto perfettamente con i suoi occhi che la Terra viaggiava ad una velocità spaventosa, gli sembra di ricordare a circa 200.000 chilometri al secondo. Inserisce quindi questo valore nella formula e trova facilmente che t = 11 anni per l’andata e lo stesso valore per il ritorno. Ossia il tempo passato per suo fratello sulla Terra dovrebbe essere stato di 22 anni quando tornerà a casa. Quindi Carlo avrà 20 + 22 = 42 anni quando lo riabbraccerà.

E lui ? Si ricorda perfettamente cosa gli aveva detto il fratello prima della partenza. Per andare e tornare ci vogliono 30 anni, 15 per l’andata e 15 per il ritorno. La stella dista 10 anni luce e per arrivare ci vogliono proprio 15 anni (il calcolo è banale se si sa che si viaggia a 2/3 della velocità dalla luce). Porca miseria, allora avrà 20 + 30 = 50 anni e sarà più vecchio di quel pigro di Carlo. Non è giusto!! Eppure questo è quello che viene fuori dai calcoli. Ovviamente sta facendo un grande errore perché pensa di essere fermo, mentre in realtà viaggia a grande velocità. Ma ha anche ragione a dire che è la Terra che viaggia a 200.000 chilometri al secondo. Accidenti che pasticcio e che confusione. Non resta che aspettare e saprà tutto al suo ritorno.

Il ragionamento di Gianni

Sopra:il ragionamento di Gianni. Lui si sente fermo, mentre è la Terra (e quindi Carlo) ad andare a 200.000km/sec. Ed ha ragione…

Il ritorno

Finalmente a casa! Che avventura, ma che noia anche! Tanti anni da solo, a pensare e pensare, ed alla fine fare soltanto un mucchio di confusione. Gianni scende dalla scaletta dell’astronave e vede tra la folla la ben nota figura del fratello che gli viene incontro. Si, è proprio lui, Carlo. Gli anni sono sicuramente passati anche per lui. Se lo aspettava più giovane … Forse perché ha già i capelli quasi completamente bianchi? Oppure per quelle rughe che gli solcano il viso? Dovrebbe avere soltanto 42 anni e invece ne dimostra almeno 50, come lui, anzi sembra più vecchio.

Carlo lo abbraccia ed esclama: “come sei in forma caro Gianni. D’altra parte hai solo 42 anni, otto in meno di un “vecchietto” come me, che ha appena superato i fatidici 50!” Per Gianni è il caos completo e lo dice subito al fratello: “sei tu che dovresti essere il più giovane. Ho fatto i calcoli sull’astronave! Proprio quelli che mi avevi spiegato tu”. Carlo sorride e gli risponde: “guarda che eri tu che andavi a grande velocità nello spazio, non io, e quindi sei tu che sei più giovane. Per me sono passati 30 anni, ma per te che viaggiavi a 200.000 chilometri al secondo soltanto 22!!”. Gianni non demorde: “sarà quel che sarà. Ma ti ho visto io con questi occhi viaggiare con la Terra alla stessa velocità. Non lo puoi negare”. Carlo sembra imbarazzato e comincia a pensare.

Qualcosa non torna nemmeno a lui. In fondo il fratello ha ragione: nel suo sistema di riferimento era la Terra a viaggiare. Ma anche il suo ragionamento è giusto. Tutti possono confermare, anche lo stesso Gianni, che l’astronave ha veramente raggiunto la stella così lontana e per farlo doveva per forza andare a quella enorme velocità. Balbetta qualcosa e poi è costretto ad ammettere ad alta voce: ”abbiamo ragione tutti e due, accidenti! Ma allora perché sono io il più vecchio? Questo è un vero PARADOSSO!!”. Infatti il paradosso non sta nel fatto che uno possa essere più giovane dell’altro (come molti pensano), ma nel fatto che entrambi sembrano aver ragione mentre invece la verità è una sola!

Quale sarà?

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17 Commenti a “Il paradosso dei gemelli - parte 1”

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stupendo!!! Devo dire che nessuno me l’aveva mai spiegato così bene questo paradosso… :roll:

Nella mia totale ignoranza in materia mi trovo a pensare che gli anni per come li intendiamo noi, vadano considerati in funzione del moto terrestre. Pertanto credo che il tempo sia “rallentato” solo per il fratello che viaggia a 200.000 km al sec. Non conta più il punto di vista di Gianni, che vede allontanarsi il pianeta alla stessa velocità a cui viaggia l’astronave… perchè in realtà il pianeta continua il suo moto alla stessa velocità e non si allontana. Dunque cambia la percezione del tempo solo per il viaggiatore. Ok, mi rileggo tutto l’articolo, come al solito molto interessante, e cerco di capire meglio la questione, perchè non riesco ad inquadrare bene il paradosso: dato per assodato che a 200.000 km al secondo, il tempo va calcolato in maniera differente che stando “fermi”, non ho dubbi su chi invecchia di meno… ma forse non ho capito un’h!!! :sad:

Maurizio scrive il 19 Giugno 2008 alle 16:13

caro Maurizio,
il problema è che per il sistema di riferimento di Gianni è proprio la Terra che sta viaggiando a grande velocità. Ed ha anche ragione !! Tutto sta a scegliere il sistema di riferimento. NON ESISTE UN SISTEMA MIGLIORE DI UN ALTRO. Comunque la soluzione sarà data nella prossima puntata … Sono d’accordo che non è argomento facile, ma bisogna entrare in un’ottica diversa da quella a cui siamo abituati. Una domanda tanto per farti vedere che tutto è … relativo. Tu sei fermo o ti muovi? Tu mi diresti sto fermo (se non sapessi cosa fa la Terra). Ma invece tutti noi ci stiamo muovendo a 900 km/sec verso il Grande Attrattore… Un’inezia rispetto alla velocità della luce, ma di sicuro non siamo fermi…. Questo esempio non c’entra niente con la teoria di Einstein, ma era tanto per farti vedere che a volte quello che sembra ovvio non lo è…

@tutti,
volevo fare una precisazione riguardo alla “novella” sul paradosso dei gemelli. Io ho invocato la relatività generale per spiegare il paradosso. In realtà non ce ne sarebbe bisogno (basterebbe la relatività speciale). In questo senso qualcuno potrebbe sollevare questioni. Tuttavia, ho usato il sistema che mi sembrava più semplice. In ogni caso la trattazione e la novella restano valide. Al limite si potrebbe assumere che non c’era bisogno della relatività generale. Comunque il succo resta lo stesso e la figura della prossima settimana perfettamente valida. Pensate che certe interpretazioni sono ancora aperte … Godetevi il raccontino e vedrete che vi chiarirà comunque le idee (o almeno lo spero !!)

Perdonatemi, ma la differenza sostanziale non dovrebbe
risiedere nel fatto che il viaggiatore Gianni, per raggiungere la
velocità di 200.000 km/s ha dovuto accelerare alla partenza e decelerare all’arrivo?
Insomma, dovrebbe essere questa variazione di velocità a creare
la dissimmetria fra i due gemelli, a favore del viaggiatore.

dario scrive il 20 Giugno 2008 alle 09:27

—–
ma nel fatto che entrambi sembrano aver ragione mentre invece la verità è una sola!

Quale sarà?
—–

Che è ha fatto “un giro” intorno ad una stella a 10 anni luce di distanza (Epsilon Eridani? :razz: ) e non si è guardato neanche un po attorno ?!? :wink: :razz:

Simone scrive il 20 Giugno 2008 alle 15:16

@dario,
perfetto!! Infatti questa è la spiegazione che usa la relatività generale. Nella prossima puntata sarà spiegata con una semplice figura intuitiva….Bravo!!

magari è gianni, e il resto che lo circonda, che è invecchiato più velocemente?
:neutral: :neutral:

francesco scrive il 20 Giugno 2008 alle 17:08

@Simone …. :mrgreen: ma visto che c’era poteva preferire Sirio, più interessante e pure + vicina…..

Moreno scrive il 20 Giugno 2008 alle 20:58

Resta comunque un concetto difficile non tanto da spiegare ma da capire nella nostra mentalità quotidiana! :shock:

antares scrive il 21 Giugno 2008 alle 12:39

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