L'alieno in bicicletta ... E' relativo! ;)

[DarknessLight]

Ecco come si fa a spiegare il filmato e la relatività ristretta (spero che serva anche ad altri oltre che a me... visto che ci ho messo un bel po').


1) Spazio-tempo di Minkowski. In ordinata il tempo T, in ascissa lo spazio S.
A è un oggetto fermo che quindi avanza solo nel tempo, cioè solo lungo T.
B è un oggetto che si muove anche nello spazio, cioè sia lungo il tempo T, sia lungo lo spazio S.
C è la velocità della luce. Ovviamente nulla può avere una pendenza maggiore di C, altrimenti si starebbe superando la velocità della luce.
20151215_183436.jpg

2) Se zoomiamo sull oggetto A fermo nello spazio, lo vediamo inserito in una griglia che rappresenta lo spazio-tempo.
Dove la diagonale rossa è la velocità della luce C e il tempo si misura sulla verticale attraverso quadretti in successione (t1, t2, t3, ecc...).
Lo spazio è misurato sempre in orizzontale.
20151215_181907.jpg

3) Se invece zoomiamo sull oggetto in movimento lo vediamo così 20151215_181836.jpg
dove la diagonale rossa è sempre la velocità della luce C.
Ma in questo caso non si possono rappresentare le griglie dello spazio-tempo come si è fatto prima.

Ma perché no?

Semplice!
Supponiamo di fare partire dei raggi di luce e di vedere per ognuno dei due osservatori (quello fermo e quello in movimento) quando i raggi di luce saranno rilevati (ovvero quando toccheranno i bordi della figura).

4) Dunque, nel primo caso (oggetto A fermo) i fasci di luce rilasciati dal centro della figura incidono sui suoi bordi nel medesimo istante.
E questo è ovvio! La velocità della luce è costante!
E si rappresenta così (lo zoom sulla figura ora è molto accentuato) 20151215_184042.jpg
Come indica appunto la linea orizzontale spessa in nero, i due fasci di luce toccano i bordi contemporaneamente nell istante t3.

5) Diverso è per un oggetto in movimento. Che appare invece così 20151215_183411.jpg
Come si vede, la velocità della luce è sempre costante (i raggi sono sempre diagonali inclinate a 45°), ma incide sui bordi dell oggetto in due istanti differenti (cioè in t2 e in t4)...
...e questo però dovrebbe essere impossibile, proprio perchè la velocità della luce è una costante e quindi non può variare in funzione del moto! Quindi due fasci di luce partiti insieme non possono toccare un oggetto in due momenti diversi, perchè la velocità C è costante!

Quindi bisogna postulare che anche per l oggetto in movimento la luce impatti sui bordi sempre nello stesso momento, ma come si vede in figura ciò non avviene.

Allora come si fa?
Si disegna una linea che congiunge i due momenti di impatto della luce sui bordi della figura in movimento così 20151215_184107.jpg e si postula che quella diagonale rappresenti il presente dell oggetto!
è un intuizione geniale!
Ora il presente non è più orizzontale come per l oggetto fermo, ma è obliquo! Questo significa che il tempo è relativo!

6) Si rappresenta allora la griglia dello spazio-tempo dell oggetto in movimento, ma tenendo a mente che ora il presente dell oggetto in movimento è inclinato.
Quindi la griglia (ovvero il sistema di riferimento spaziotemporale) si distorce e si parla quindi di trasformazioni di Lorentz, che si rappresentano così 20151215_184443.jpg (purtroppo la diagonale rossa è un pò fuori asse)
dove un istante di presente è rappresentato ad esempio dalla diagonale in rosa, che prima rappresentava la diagonale che congiungeva i due istanti in cui impattava la luce.

Quindi nella precedente rappresentazione sembrava che la luce incidesse sui bordi dell oggetto in istanti differenti. Ma con questa modifica (ovvero assumendo che il presente appaia come una diagonale), i raggi di luce incidono sull oggetto nello stesso momento!
Le linee oblique (di cui una evidenziata in rosa) rappresentano i vari momenti uno dopo l altro, i vari "presente" uno dopo l altro!

7)Quindi confrontando le due figure (ovvero i due sistemi di riferimento di cui uno modificato) abbiamo che, estendendo quello che per uno dei due è presente (cioè la linea obliqua in rosa), esso va a incidere con ciò che è futuro per l altro sistema di riferimento (sistema di riferimento dell oggetto fermo).
Così: 20151215_184842.jpg

8) Se poi, invece di avere un oggetto che si muove verso la terra, avessimo un oggetto che si muove in direzione opposta, cioè allontanadosi da essa, allora il suo presente andrebbe a collocarsi nel lontano passato dela terra.




E quindi questo è il succo della teoria della relatività ristretta, ovvero la velocità della luce è costante, mentre spazio e tempo possono variare.
Così dovrebbe essere chiaro!
Se ci sono dubbi ditemi pure...