Il modello cosmologico standard ΛCDM - Parte I: cos'è e come si ricava

[DarknessLight]

Ragazzi, abbiate pazienza, io non sono esperto come voi: qui c è qualcosa che non mi quadra...

Allora, Red dice:

@Enrico Corsaro, vediamo se ci siamo: la RG è SEMPRE valida, sia per masse piccole che per masse grandi.
Quindi, TUTTE le masse piegano lo spazio - tempo, e la RG sta alla base della gravitazione, nel senso che è la curvatura dello spazio - tempo a creare le condizioni per far nascere la gravitazione come la percepiamo.
Se così non fosse, la RG non sarebbe una legge universale.
Per masse più "piccole", però, la curvatura dello spazio - tempo è talmente bassa da essere tranquillamente considerata nulla (spazio in pratica "piatto", praticamente nessuna modifica dello scorrere del tempo), e in prima approssimazione si può usare Newton senza problemi.

Ed Enrico risponde di si ma specificando, ovviamente, che la RG NON dice cosa sia la gravità ma solo come si manifesta, ovvero con una CURVATURA DEL TESSUTO SPAZIO TEMPORALE.
fin qui ok, ma quello che ha detto Red mi pare equivalente a questo:

Beh, ma questo non vale anche per corpi dotati di massa? Nel senso che anche un corpo massiccio non è LETTERALMENTE attirato dalla gravità, ma piuttosto "scivola" verso la zona di spazio tempo maggiormente incurvata... o sbaglio? Scusa non è proprio questo cio che afferma la relatività generale?

Solo che qui Enrico risponde:

No non è così. [...]
Un corpo dotato di massa dunque ha due effetti:
1) crea un campo gravitazionale, qualsiasi sia la sua massa e fa si che altri oggetti dotati di massa risentano di questo campo, e ne vengano attirati (e non perchè lo spazio si curva, ma perchè la forza gravitazionale agisce direttamente tra i due corpi, secondo la ben nota legge di gravitazione)
2)se la sua massa è abbastanza elevata, riesce a deformare lo spazio-tempo, facendo si che anche la luce ne risenta deflettendo il suo percorso altrimenti rettilineo.
Dunque un corpo massivo non risente di per sè della curvatura dello spazio-tempo ma la PRODUCE, facendo si che ne risentano invece i fotoni. Ciò che risente della curvatura dello spazio-tempo sono quindi i fotoni, e non i corpi dotati di massa.

I due effetti non vanno confusi.

I due effetti non vanno confusi?!
Io mi fido, ma per quanto mi sforzi mi sembrano la stessa cosa, o meglio: per spiegare la curvatura del fotone serve la RG, mentre per i pianeti del sistema solare è SUFFICIENTE newton, ma come diceva Red e come ho detto anche io, semplicemente la RG è la teoria più completa e più generale che VALE SEMPRE!! E SOLO per comodità usiamo newton. Ma si potrebbe IN LINEA TEORICA spiegare anche le orbite planetarie con la RG.
La RG è quindi capace di spiegare IN LINEA TEORICA la gravitazione in ogni sua forma, anche quella presente tra un nucleo atomico e il suo elettrone (se vogliamo esagerare).
E questa gravitazione è proprio un effetto dovuto alla curvatura che una massa produce sulla nostra ipotetica superficie bidimensionale: ed i pianeti del sistema solare risentono appunto della curvatura a imbuto prodotta dal sole e precipitano LETTERALMENTE verso esso.
Insomma, il campo gravitazionale COINCIDE con la compressione dello spazio-tempo e tale compressione avvicina tra loro i corpi.
Anche un protone volendo comprime (o curva) lo spazio-tempo ma l effetto è troppo modesto per poter essere misurato.
comunque sia è questa curvatura (o compressione) quella che genera la gravità e l avvicinarsi dei corpi.

anche Gaetano differenzia i due effetti:

Comunque non è male l'idea di Enrico di avere insieme alla curvatura l'attrazione. In fondo nelle formula di Einstein G c'è

Ma secondo me (secondo quello che ho capito) l attrazione è dovuta alla curvatura: più che attrazione direi che un corpo cade verso l altro seguendo la ripida curvatura che si forma sulla ipotetica superficie bidimensionale...
Insomma, la gravità è la compressione dello spazio-tempo.

[DarknessLight]

Tempo fa, avevo letto un articolo su "Le scienze" in cui si supponeva che una persona potesse muoversi nello spazio solo sfruttando la sua curvatura e muovendo il corpo di conseguenza (senza propulsione, per intenderci....).

Me lo ricordo Quell articolo
intanto dai un occhiata a questo http://www.dvclub.info/warp-drive-la...ra-della-nasa/

[Gaetano M.]

Ma secondo me (secondo quello che ho capito) l attrazione è dovuta alla curvatura: più che attrazione direi che un corpo cade verso l altro seguendo la ripida curvatura che si forma sulla ipotetica superficie bidimensionale...

Buona l'immagine DarknessLight, non una direzione dal più piccolo al più grande ma tutte le masse cadono una verso l'altra seguendo le geodetiche dello spazio tempo. Chiaramente si nota meno il Sole che cade verso la Terra...

[DarknessLight]

Perchè "convenzione" la mela a Newton è caduta in testa dall'alto verso il basso

Eh eh vero, però nel contempo anche la terra cade verso la mela...
Come diceva il mio professore di chimica "anche l ago della bussola, nel suo piccolo, attira il polo nord terrestre"

[Red Hanuman]

Ragazzi, abbiate pazienza, io non sono esperto come voi: qui c è qualcosa che non mi quadra...

Allora, Red dice:



Ed Enrico risponde di si ma specificando, ovviamente, che la RG NON dice cosa sia la gravità ma solo come si manifesta, ovvero con una CURVATURA DEL TESSUTO SPAZIO TEMPORALE.
fin qui ok, ma quello che ha detto Red mi pare equivalente a questo:



Solo che qui Enrico risponde:



I due effetti non vanno confusi?!
Io mi fido, ma per quanto mi sforzi mi sembrano la stessa cosa, o meglio: per spiegare la curvatura del fotone serve la RG, mentre per i pianeti del sistema solare è SUFFICIENTE newton, ma come diceva Red e come ho detto anche io, semplicemente la RG è la teoria più completa e più generale che VALE SEMPRE!! E SOLO per comodità usiamo newton. Ma si potrebbe IN LINEA TEORICA spiegare anche le orbite planetarie con la RG.
La RG è quindi capace di spiegare IN LINEA TEORICA la gravitazione in ogni sua forma, anche quella presente tra un nucleo atomico e il suo elettrone (se vogliamo esagerare).
E questa gravitazione è proprio un effetto dovuto alla curvatura che una massa produce sulla nostra ipotetica superficie bidimensionale: ed i pianeti del sistema solare risentono appunto della curvatura a imbuto prodotta dal sole e precipitano LETTERALMENTE verso esso.
Insomma, il campo gravitazionale COINCIDE con la compressione dello spazio-tempo e tale compressione avvicina tra loro i corpi.
Anche un protone volendo comprime (o curva) lo spazio-tempo ma l effetto è troppo modesto per poter essere misurato.
comunque sia è questa curvatura (o compressione) quella che genera la gravità e l avvicinarsi dei corpi.

anche Gaetano differenzia i due effetti:



Ma secondo me (secondo quello che ho capito) l attrazione è dovuta alla curvatura: più che attrazione direi che un corpo cade verso l altro seguendo la ripida curvatura che si forma sulla ipotetica superficie bidimensionale...
Insomma, la gravità è la compressione dello spazio-tempo.

Per me, hai perfettamente ragione. Diciamo che la teoria di Newton sfuma nella RG di Einstein. Di fatto, sono due modi entrambi validi di rappresentare la realtà, con la differenza che la RG la spiega meglio in situazioni estreme, mentre Newton va benissimo per gli scopi pratici di tutti i giorni.
E' un po' come mettere a confronto il sistema tolemaico con quello copernicano: entrambi danno conto sufficientemente bene della realtà, ma il sistema copernicano è più semplice e razionale, quindi (per il rasoio di Occam) va scelto per spiegare la realtà.
Enrico, però, voleva mettere l'accento sul fatto che esiste una perfetta equivalenza tra quello che accade ad un corpo in caduta libera in un campo gravitazionale ed il moto uniformemente accelerato in assenza di tale tipo di campo.
Cioè, che per Einstein non esiste differenza tra un'accelerazione costante e gli effetti della gravità....

[Francesca Diodati]

No Red, credevo di aver capito...fino al tuo ultimo commento! Da quanto scriveva Enrico avevo capito che per corpi piccoli, come i pianeti, la curvatura dello spazio ha efetti trascurabili.Allora: la Luna orbita la Terra perché la Terra ha deformato lo spazio intorno a se, o per gravità Newtoniana? Da quanto ho capito, la Terra non ha massa sufficiente per curvare lo spazio così drasticamente...Aiuto!

[Francesca Diodati]

Enrico, mi inchino! Articolo meraviglioso. Quando hai parlato di "altri tipi di cosmologia e di modelli cosmologici" mi hai incuriosito. Siccome ormai si legge solo del modello standard, sarebbe interessante se magari potessi affrontare anche gli altri modelli possibili in un articolo futuro. Grazie mille!

[DarknessLight]

No Red, credevo di aver capito...fino al tuo ultimo commento! Da quanto scriveva Enrico avevo capito che per corpi piccoli, come i pianeti, la curvatura dello spazio ha efetti trascurabili.Allora: la Luna orbita la Terra perché la Terra ha deformato lo spazio intorno a se, o per gravità Newtoniana? Da quanto ho capito, la Terra non ha massa sufficiente per curvare lo spazio così drasticamente...Aiuto!

Francesca, provo a dirti ciò che ho capito io (sperando di non dire cavolate ).
è vero che la Terra deforma poco lo spazio-tempo intorno a se, ma a quanto pare questa deformazione seppur minima è la causa della gravità che tiene in orbita la luna.
In realtà la gravità è SEMPRE dovuta a questa deformazione dello spazio tempo, in qualunque caso tu ti stia riferendo.
Questo significa che la Relatività comprende la legge di gravitazione universale, o meglio, la relatività è più generale, più onnicomprensiva.

Il discorso che invece facevamo tra newton e relatività è inerente al fatto che per lievi deformazioni (come quella generata dalla terra o anche dal sole) è SUFFICIENTE (e anche più COMODO) newton per spiegare la gravitazione.
Invece per forti deformazioni (es. buchi neri, stelle di neutroni, nane bianche) è necessario ricorrere alla relatività generale poiché lo spazio tempo subisce stiramenti che possono essere spiegati SOLO con l'equazione di campo di Einstein e non certo con Newton.
Insomma, IN LINEA TEORICA con Einstein puoi spiegare TUTTO poiché la gravità è SEMPRE una deformazione dello spazio tempo, ma è SCOMODO usarlo per lievi curvature (es terra, es sole). Invece è COMODO usare Newton per lievi curvature ma è limitato UNICAMENTE a questo frangente.

Ovviamente anche Einstein ha dei limiti, ad esempio non è in grado di spiegare la singolarità, ma per questa ci vorrebbe l'unificazione con la meccanica quantistica

[Francesca Diodati]

@ Darkness Grazie! OK allora è solo una questione di comodità!
Però ci sono alcune frasi di Enrico che mi lasciano perplessa

E' vero che la massa curva lo spazio-tempo ma dipende sempre da quanta massa c'è. Per limiti bassi, rientriamo nel regime spiegato dalla teoria classica, quindi sostanzialmente non c'è in questo caso alcuna curvatura da prendere in considerazione….
Se fosse come dici tu, cioè se i moti planetari ecc. fossero causati dalla curvatura dello spazio-tempo, allora avremmo prove della relatività generale ovunque, anche dal famoso esperimento di Cavendish che permise di avere il primo calcolo della costante di gravitazione universale. Invece non è qui che interviene la relatività generale. Nel nostro sistema solare essa interviene solo in un caso misurabile, cioè sull'orbita di Mercurio (che è il più vicino dei pianeti al Sole)….

[DarknessLight]

@ Darkness Grazie! OK allora è solo una questione di comodità!
Però ci sono alcune frasi di Enrico che mi lasciano perplessa

Credo che questo risponda ai tuoi dubbi:

Si esatto, la RG può spiegare la teoria Newtoniana (in questo senso la comprende). Ma per avere le prove della RG dobbiamo prendere i casi in cui la teoria Newtoniana non è più valida. Nel nostro sistema solare questi casi sono ben pochi, così come in generale nell'esperienza quotidiana. Dobbiamo andare a casi più al limite per capire come la RG riesce a spiegarli tramite la curvatura dello spazio-tempo (e.s. lenti gravitazionali, buchi neri, stelle di neutroni, nane bianche, ecc.)

E anche questo:

@Enrico Corsaro, vediamo se ci siamo: la RG è SEMPRE valida, sia per masse piccole che per masse grandi.
Quindi, TUTTE le masse piegano lo spazio - tempo, e la RG sta alla base della gravitazione, nel senso che è la curvatura dello spazio - tempo a creare le condizioni per far nascere la gravitazione come la percepiamo.
Se così non fosse, la RG non sarebbe una legge universale.
Per masse più "piccole", però, la curvatura dello spazio - tempo è talmente bassa da essere tranquillamente considerata nulla (spazio in pratica "piatto", praticamente nessuna modifica dello scorrere del tempo), e in prima approssimazione si può usare Newton senza problemi.

Insomma, credo che Enrico voglia farci notare come la relatività comprenda newton ma non viceversa, infatti per avere prove della generale servono spazio-tempi molto curvi (es in prossimità di buchi neri). Ma Red fa anche notare che in realtà la relatività è sempre valida, solo che gli effetti nel sistema solare sono così blandi da permettere l approssimazione (ovvero l uso di newton)