Perché il Pioneer rallenta

[Vincenzo Zappalà]

Allora.... Caro Enzo, probabilmente, sono io che ho la testa dura....
Però: partiamo dal presupposto che effettivamente siano state eliminate tramite calcoli tutte le interferenze, gravitazionali e non, che vanno a modificare la velocità del Pioneer (continuo a non vedere come sia possibile tutto ciò, non credo che conosciamo esattamente tutte le variabili, ma lasciamo perdere).
Quindi possiamo supporre in prima approssimazione, come dici tu, che su di esso non agiscano altre forze.

Supponiamo, infine, che effettivamente su di esso si manifesti l'espansione dell'universo.
Questo cosa comporta? Ovviamente, che il Pioneer si allontana da noi più velocemente del previsto.
Quindi, allontanandosi dal sistema solare dovrebbe accelerare e non decelerare....

Ma questi signori sostengono che la decelerazione sia solo apparente, e dovuta ad un'errore di misurazione....

E allora chiariamoci: come viene fatta la misurazione? Ovviamente, l'unico mezzo che abbiamo a disposizione è la misura del tempo impiegato dalla luce per fare il tragitto Terra - Pioneer andata e ritorno. Un po' come si fa col GPS o col radar, insomma. In pratica, il segnale radio parte recando con se l'ora esatta della partenza dalla Terra, misurata con un'orologio atomico, e quando torna si confronta con il tempo misurato dall'orologio atomico. Dal Delta T possiamo ricavare il lo spazio S che ci separa del Pioneer, e confrontando i vari Delta S, otteniamo la sua velocità e la sua accelerazione / decelerazione.

E qui sta il punto. La V che usiamo per misurare lo spazio S percorso, non è semplicemente una V qualsiasi, ma è C, la velocità della luce! Che, come sappiamo, è costante, espansione dello spazio - tempo o no.
Lo spazio S misurato, dunque, è preciso nei limiti delle nostre letture, così come il tempo. E, allora, lo spazio si dilata ed il tempo pure? Ma, se così fosse, essendo C costante, non potremmo accorgerci di nulla, e non ci sarebbe nemmeno il redshift delle galassie, a meno di non immaginare uno spazio che si dilata molto più velocemente del tempo. Ma questo non vedo come potremmo appurarlo.

Un tempo maggiore, quindi, corrisponde di fatto ad uno spazio maggiore, e se questo aumento è costante, abbiamo un'accelerazione e non una decelerazione.... Qui, invece, non misuriamo tempi maggiori ma tempi minori, corrispondenti ad un minore spazio percorso e ad una decelerazione.......

Di fatto, non vado a calcolare quanto spazio dovrei aver percorso e poi misuro i tempi per percorrerlo, ma faccio esattamente l'opposto, e poi confronto i Delta T sapendo che corrispondono a precisi Delta S. Cioè, confronto lo spazio percorso con quello avrebbe dovuto teoricamente percorrere, e noto una decelerazione, ma su di uno spazio PRESUNTO.

Comunque, se il Pioneer è effettivamente trascinato dall'espansione dell'universo, c'è un modo semplice di appurarlo: misurare il redshift subito dalle onde radio che servono per misurarne la distanza....

Dopo tutto questo argomentare, mi è venuta in mente una cosa: c'è effettivamente una differenza nello scorrere del tempo tra noi e il Pioneer, infatti noi siamo molto dentro nel pozzo gravitazionale del Sole, e per noi il tempo scorre più lentamente che per il Pioneer. Ci avranno pensato?

E adesso, sparatemi pure addosso....

scusa Red, ma c'è una cosa che hai detto che mi sembra errato... Tu dici che noi misuriamo c. Non è vero! Noi misuriamo delta t dal segnale della luce che va e torna. Poi però usiamo questo delta t per calcolare la velocità del pioneer... Inseriamo questo delta t al denominatore e inseriamo lo spazio previsto dai calcoli. E' la velocità del pioneer che cambia, non quella della luce. Ciò che cerchiamo di sapere è: "in un certo intervallo di tempo (ossia nel tempo che la luce è arrivata e tornata) se la velocità non è cambiata deve essere cambiato lo spazio. Di quanto?" Basta moltiplicare la velocità prevista dal pioneer per il delta t. Dato che questo è più lungo del previsto deve essere maggiore anche lo spazio. Questo è il ragionamento "corretto", nell'ipotesi dell'articolo.
In realtà, dato che nessuno si aspetta un cambiamento dello spazio, l'allungamento del tempo per percorrere uno spazio giudicato fisso porta a una velocità del pioneer minore di quella prevista. E questo sarebbe il deceleramento osservato.

Non ti sembra?

[Vincenzo Zappalà]

Allora.... Caro Enzo, probabilmente, sono io che ho la testa dura....
Però: partiamo dal presupposto che effettivamente siano state eliminate tramite calcoli tutte le interferenze, gravitazionali e non, che vanno a modificare la velocità del Pioneer (continuo a non vedere come sia possibile tutto ciò, non credo che conosciamo esattamente tutte le variabili, ma lasciamo perdere).
Quindi possiamo supporre in prima approssimazione, come dici tu, che su di esso non agiscano altre forze.

Supponiamo, infine, che effettivamente su di esso si manifesti l'espansione dell'universo.
Questo cosa comporta? Ovviamente, che il Pioneer si allontana da noi più velocemente del previsto.
Quindi, allontanandosi dal sistema solare dovrebbe accelerare e non decelerare....

Ma questi signori sostengono che la decelerazione sia solo apparente, e dovuta ad un'errore di misurazione....

E allora chiariamoci: come viene fatta la misurazione? Ovviamente, l'unico mezzo che abbiamo a disposizione è la misura del tempo impiegato dalla luce per fare il tragitto Terra - Pioneer andata e ritorno. Un po' come si fa col GPS o col radar, insomma. In pratica, il segnale radio parte recando con se l'ora esatta della partenza dalla Terra, misurata con un'orologio atomico, e quando torna si confronta con il tempo misurato dall'orologio atomico. Dal Delta T possiamo ricavare il lo spazio S che ci separa del Pioneer, e confrontando i vari Delta S, otteniamo la sua velocità e la sua accelerazione / decelerazione.

E qui sta il punto. La V che usiamo per misurare lo spazio S percorso, non è semplicemente una V qualsiasi, ma è C, la velocità della luce! Che, come sappiamo, è costante, espansione dello spazio - tempo o no.
Lo spazio S misurato, dunque, è preciso nei limiti delle nostre letture, così come il tempo. E, allora, lo spazio si dilata ed il tempo pure? Ma, se così fosse, essendo C costante, non potremmo accorgerci di nulla, e non ci sarebbe nemmeno il redshift delle galassie, a meno di non immaginare uno spazio che si dilata molto più velocemente del tempo. Ma questo non vedo come potremmo appurarlo.

Un tempo maggiore, quindi, corrisponde di fatto ad uno spazio maggiore, e se questo aumento è costante, abbiamo un'accelerazione e non una decelerazione.... Qui, invece, non misuriamo tempi maggiori ma tempi minori, corrispondenti ad un minore spazio percorso e ad una decelerazione.......

Di fatto, non vado a calcolare quanto spazio dovrei aver percorso e poi misuro i tempi per percorrerlo, ma faccio esattamente l'opposto, e poi confronto i Delta T sapendo che corrispondono a precisi Delta S. Cioè, confronto lo spazio percorso con quello avrebbe dovuto teoricamente percorrere, e noto una decelerazione, ma su di uno spazio PRESUNTO.

Comunque, se il Pioneer è effettivamente trascinato dall'espansione dell'universo, c'è un modo semplice di appurarlo: misurare il redshift subito dalle onde radio che servono per misurarne la distanza....

Dopo tutto questo argomentare, mi è venuta in mente una cosa: c'è effettivamente una differenza nello scorrere del tempo tra noi e il Pioneer, infatti noi siamo molto dentro nel pozzo gravitazionale del Sole, e per noi il tempo scorre più lentamente che per il Pioneer. Ci avranno pensato?

E adesso, sparatemi pure addosso....

volevo aggiungere...
quando si manda una sonda si riesce a calcolare più facilmente la sua posizione in base al moto previsto e quindi le effemeridi ci danno la posizione per ogni istante di tempo. Se la sonda per arrivare a un certo punto ci ha messo più tempo vuol dire che ha rallentato. Questa è la prima verità che salta agli occhi. Se il segnale fosse arrivato prima del previsto, avremmo detto che la sonda stava accelerando.

[Red Hanuman]

scusa Red, ma c'è una cosa che hai detto che mi sembra errato... Tu dici che noi misuriamo c. Non è vero! Noi misuriamo delta t dal segnale della luce che va e torna. Poi però usiamo questo delta t per calcolare la velocità del pioneer... Inseriamo questo delta t al denominatore e inseriamo lo spazio previsto dai calcoli. E' la velocità del pioneer che cambia, non quella della luce. Ciò che cerchiamo di sapere è: "in un certo intervallo di tempo (ossia nel tempo che la luce è arrivata e tornata) se la velocità non è cambiata deve essere cambiato lo spazio. Di quanto?" Basta moltiplicare la velocità prevista dal pioneer per il delta t. Dato che questo è più lungo del previsto deve essere maggiore anche lo spazio. Questo è il ragionamento "corretto", nell'ipotesi dell'articolo.
In realtà, dato che nessuno si aspetta un cambiamento dello spazio, l'allungamento del tempo per percorrere uno spazio giudicato fisso porta a una velocità del pioneer minore di quella prevista. E questo sarebbe il deceleramento osservato.

Non ti sembra?

Allora.... Se io dovessi misurare la velocità di un'oggetto così lontano, prima misurerei il tempo di andata / ritorno delle onde radio e col Delta T ricaverei la distanza in un determinato istante; poi ripeterei la misura diverse volte vino ad avere dei Delta S su Delta T, e da questi calcolerei la velocità del Pioneer. In seguito, confronterei la velocità prevista con quella rilevata, e trarrei le mie conclusioni.
Se il metodo usato per stabilire la decelerazione è quello che descrivi tu, lo trovo privo di senso.
Lo spazio e la velocità previsti non sono dati di fatto, ma pure speculazioni che possono essere errate.
C e il Delta T sono dati certi e/o misurabili che possono tranquillamente condurmi a dati altrettanto certi (S, Delta S e Delta S su Delta T relativi al Pioneer).
Se il ragionamento fatto è quello che dici tu, per me hanno preso clamorosamente lucciole per lanterne.......
Ma, ovviamente, posso essere io ad avere perseverato nei miei errori....

[Vincenzo Zappalà]

Allora.... Se io dovessi misurare la velocità di un'oggetto così lontano, prima misurerei il tempo di andata / ritorno delle onde radio e col Delta T ricaverei la distanza in un determinato istante; poi ripeterei la misura diverse volte vino ad avere dei Delta S su Delta T, e da questi calcolerei la velocità del Pioneer. In seguito, confronterei la velocità prevista con quella rilevata, e trarrei le mie conclusioni.
Se il metodo usato per stabilire la decelerazione è quello che descrivi tu, lo trovo privo di senso.
Lo spazio e la velocità previsti non sono dati di fatto, ma pure speculazioni che possono essere errate.
C e il Delta T sono dati certi e/o misurabili che possono tranquillamente condurmi a dati altrettanto certi (S, Delta S e Delta S su Delta T relativi al Pioneer).
Se il ragionamento fatto è quello che dici tu, per me hanno preso clamorosamente lucciole per lanterne.......
Ma, ovviamente, posso essere io ad avere perseverato nei miei errori....

sì...ma come misurare la distanza? In che modo? Come calcolare i delta s? O fissi la velocità o fissi lo spazio. L'unica cosa che misuri direttamente è il tempo. Lo spazio (inteso come dinamico) è ciò che più era facile considerare fisso (nel senso che lo spostamento era facilmente calcolabile con le formule del moto). E' una questione di metodi di misura...

[etruscastro]

volevo aggiungere...
quando si manda una sonda si riesce a calcolare più facilmente la sua posizione in base al moto previsto e quindi le effemeridi ci danno la posizione per ogni istante di tempo. Se la sonda per arrivare a un certo punto ci ha messo più tempo vuol dire che ha rallentato. Questa è la prima verità che salta agli occhi. Se il segnale fosse arrivato prima del previsto, avremmo detto che la sonda stava accelerando.

tralasciando (non per minore importanza ma ai fini di semplificare il concetto) i vari metodi di calcolo per arrivare al risultato, è proprio il messaggio quotato il nocciolo della questione!
alla prima lettura può sembrare contraddittorio e (quindi) controintuitivo, ma una volta capito il concetto di Enzo diventa chiaro il metodo di ragionamento.
l'errore che si è portati a fare e quindi fuorviante al fine di capire il metodo, sia quello di calcolare istante per istante (come se avessimo un tachimetro, passatemi il termine...) la velocità, mentre, se non ho capito male, i calcoli si effettuano basandoci sui tempi di invio-ricezione del segnale in un determinato "punto" del sistema solare.
diventa quindi chiaro che se il segnale ci impiega più tempo la sonda "avrà" (per qualche motivo) rallentato.
se non ho fatto confusione, comunque l'articolo spiegato da Enzo, nei sui concetti (non nella forma) rimane di difficile assimilazione dati i vari paradossi che si propongono almeno a chi, come me, non del mestiere.....

[Vincenzo Zappalà]

carissimi,
sono un po' stufo di far la parte del "giaguaro"... Oltretutto nemmeno io credo che c'entri l'espansione dell'universo..

Mettiamola così, per concludere:

Se per percorrere un certo spazio ci metto più tempo del previsto i casi sono due:

1) ho rallentato

2) lo spazio è più lungo del previsto

Nell'ipotesi del giaguaro si dice che vale la seconda ipotesi!

Direi che la mia parte l'ho fatta, adesso torno con voi e diciamo che non ci credo per niente!!!!

Se poi abbiamo torto ce lo dimostreranno...

[marcom73]

che fai tiri il sasso e poi nascondi la mano?? adesso che sono notti che non dormiamo !!
hi hi hi
comunque il nostro prezioso apporto alla comunità scientifica lo abbiamo dato, passiamo oltre ?!?
Resto comunque curioso di avere una risposta, speriamo che ce la diano prima o poi...

[Gaetano M.]

carissimi,
sono un po' stufo di far la parte del "giaguaro"... Oltretutto nemmeno io credo che c'entri l'espansione dell'universo..

Mettiamola così, per concludere:

Se per percorrere un certo spazio ci metto più tempo del previsto i casi sono due:

1) ho rallentato

2) lo spazio è più lungo del previsto

Nell'ipotesi del giaguaro si dice che vale la seconda ipotesi!

Direi che la mia parte l'ho fatta, adesso torno con voi e diciamo che non ci credo per niente!!!!

Se poi abbiamo torto ce lo dimostreranno...

Premesso che secondo me le informazioni fornite sono troppo scarse per venirne a capo, ho pensato che potrebbe essere semplicemente () un problema di traiettoria più o meno inclinata.

[Francesca Diodati]

Caro Enzo, in linea di massima ho capito!! :-)
Meno male che hai precisato subito che i nostri atomi non si stanno disintegrando inesorabilmente...per ora almeno. Leggendo le prime righe dell'articolo iniziavo a pensare che l'espansione dello spazio dovesse necessariamente avere effetti anche sulla materia che ci compone e ci circonda. Quindi, insomma, noi che facciamo parte di un sistema gravitazionale "solido" rimaniamo uniti, e quindi diventiamo sempre più delle isole, man mano che la distanza tra noi e le altre isole aumenta.
Eh già...lo diciamo poi anche nel nostro libro. :-) Vedremo come va a finire con omega!

[SVelo]

diventa quindi chiaro che se il segnale ci impiega più tempo la sonda "avrà" (per qualche motivo) rallentato.

Ma perché? Scusate, ma non riesco a capire. Se il segnale ci mette più tempo vuol dire che la sonda è più lontana e quindi ha accelerato, non decelerato... O no?
Aiuto, vi prego, se è uno scherzo ditemelo subito perché già ho mal di testa da 2 settimane ci mancava solo questa