La dilatazione del tempo alle alte velocità

[t4ilgr4b]

Diversi esperimenti di laboratorio sono utilizzati per verificare la teoria della relatività ristretta.

Quindi sei daccordo che sia stata dimostrata no?
Bene, gli orologi atomici non sono influenzati dal campo magnetico terrestre (per la precisione che riusciamo ad apprezzare) perchè

Al termine del volo, gli orologi mostravano dei ritardi che apparivano in accordo con le predizioni relativistiche.

Se fossero influenzati da esso non sarebbero in accordo con formule relativistiche (dimostrate), ma ci sarebbero delle fluttuazioni casuali dei ritardi.

[lino.campi1]

La prova dei due aerei è una colonna portante nella dimostrazione sperimentale della correttezza della teoria della relatività ristretta. Le risultanze delle prove date dagli orologi sono di conseguenza la chiave di volta dell’intero sistema. Se la chiave di volta cede, il sistema collassa. L’orologio che ha volato verso est ha riportato tempi diversi da quello che ha volato verso ovest. Non vorrei qui descrivere dei principi elementari di elettrotecnica sui quali si basano tutti i generatori di energia elettrica. Dirò solamente che un conduttore elettrico che si muove in un campo magnetico è percorso da corrente elettrica in un certo senso e che, se il movimento si inverte, si inverte pure il senso della corrente nel conduttore. Analogamente, gli orologi sono sollecitati in modo diverso per induzione invertendo la direzione del moto. Con tutto ciò resta il fatto che chi avesse la certezza che l’interazione con il campo magnetico non possa essere responsabile della diversa misurazione dei due orologi ha pieno titolo per contestare le mie affermazioni sulla validità delle prove sperimentali. lino campi.

[lino.campi1]

Ritenevo che coloro i quali definirono false alcune delle mie affermazioni,avessero i dettagli necessari a sostegno delle loro convinzioni,almeno per quanto riguarda le prove necessarie per definire gli orologi atomici insensibili alle sollecitazioni magnetiche. Purtroppo non sembra che sia cosi,e questo fa pensare che considerino la scienza alla stregua di una religione…lino campi.

[Ippo]

L’accorciamento delle lunghezze nella direzione del moto, secondo le leggi di Lorentz per la trasformazione da un sistema inerziale ad un altro, è definito da: (dove = lunghezza nella direzione del moto del mezzo in movimento misurato da un sistema inerziale diverso in relativa quiete; = lunghezza nella direzione del moto del mezzo in movimento misurato da un osservatore appartenente allo stesso sistema inerziale del mezzo in movimento; = velocità relativa tra i due sistemi inerziali; = velocità della luce).

"in relativa quiete" è superfluo ("relativa" a cosa?), per il resto sì, è così.

Questo fenomeno non è ben evidenziato dalla maggioranza degli autori

A me sembra di sì.

per cui può apparire erroneamente come una compressione della materia. [...] La formula suddetta di Lorentz indica solamente una riduzione dell’immagine e indica come un oggetto che si muove a velocità elevata si presenterebbe ad un osservatore posto su un sistema inerziale diverso da quello al quale appartiene l’oggetto. La riduzione in lunghezza dell’immagine è dovuta ai tempi di trasferimento dell’immagine stessa (velocità della luce).

Questo è sbagliato. È un fraintendimento abbastanza comune fra gli studenti che si avvicinano a questo argomento. L'effetto di distorsione "apparente" dovuto alla velocità finita della luce non ha niente a che fare con la contrazione di Lorentz, che invece è un fenomeno fisico "vero" (nel senso di "non apparente"). Gli atomi del mezzo in moto risultano (ad un osservatore esterno) effettivamente più ravvicinati nella direzione del moto di quanto risultino ad un osservatore sul mezzo (e questo è coerente con le leggi di trasformazione dei campi elettromagnetici).

(nei laboratori che trattano le particelle elementari, si è constatato che le particelle stesse si espandono quando si fornisce loro energia per aumentarne la velocità).

Non capisco cosa vuoi dire. In che senso "si espandono"?

L’ombra di un oggetto che si muove alla velocità della luce in senso trasversale non si forma.

Di nuovo non capisco. Che c'entra l'ombra? L'ombra proiettata da quale sorgente?

Questo fenomeno, poichè è relativo alla differenza di velocità nei due sistemi inerziali, è reciproco, vale a dire che anche l’osservatore posto sul sistema veloce ha la stessa percezione di ciò che vede relativamente fermo. La reciprocità indica che quanto descritto è perfettamente in linea con la teoria della relatività speciale.

È poco chiaro, ma sembrerebbe corretto.

Per quanto riguarda invece il rallentamento del tempo definito dalla formula ( = tempo misurato sul mezzo in movimento; = tempo misurato sul sistema inerziale ritenuto in quiete relativa), la reciprocità manca.

Qui ti esprimi male. Non c'è "il tempo" così in astratto; mi devi dire di quale intervallo temporale stai parlando (cioè mi devi dare due eventi nello spaziotempo).
Allora diciamolo meglio: siano A e B due osservatori inerziali, siano X e Y due eventi che avvengono sulla linea di universo di A (cioè A li vede accadere esattamente nel luogo in cui si trova), sia la velocità relativa fra A e B; allora se è l'intervallo di tempo fra X e Y misurato da A e è quello misurato da B, vale , con .

La teoria dice che solamente l’orologio che si muove a velocità elevata rispetto ad un altro orologio subisce il rallentamento. Perchè l’orologio di confronto considerato stazionante non subisce lo stesso rallentamento? Ciò sembra necessario per soddisfare le condizioni di relatività come nel caso dell’accorciamento delle lunghezze.

Dici bene: sembra necessario, ad una analisi superficiale. Ma non lo è, perché per come l'abbiamo definito l'osservatore A è "speciale" (è quello che si trova nel luogo in cui accadono i due eventi X e Y), e non c'è nessun motivo di pretendere che la formula data prima valga anche scambiando A e B (quindi no problem se ); invece se prendessimo due eventi W e Z che avvengono sulla linea di universo di B avremmo . Anche questa non vale più se scambiamo A e B: stavolta è B che è "speciale".
Questo è il modo corretto di verificare che il principio di relatività è rispettato. Dalla mancata comprensione di questa cosa derivano alcune righe di equivoci, che salterò, arrivando a:

Nei casi di verifica sul rallentamento o dilatazione del tempo alle alte velocità, si sono verificati ritardi di miliardesimi di secondo. È da notare che, secondo il principio di equivalenza, la frequenza di rotazione degli elettroni nell’atomo è influenzata sia dal campo gravitazionale che dal campo di accelerazione, maggiore è la intensità del campo minore è la frequenza (gli orologi atomici possono risentire di ciò).

Negli atomi non ci sono elettroni che ruotano, la situazione è un tantino più complicata ma non è essenziale per questa discussione. Quindi: sì, la relatività generale prevede che anche l'accelerazione dia un contributo alla dilatazione del tempo. Qui puoi vedere qualche dettaglio sull'esperimento, vedere che è stato ripetuto più volte e che ogni volta le previsioni degli effetti combinati di relatività ristretta e generale sono risultati in accordo con la misura (con accuratezza via via migliore). Infine le accelerazioni di decollo/atterraggio dell'aereo hanno un effetto trascurabile rispetto all'esposizione continua all'accelerazione di gravità durante un volo transatlantico, ma non ci dovrebbero essere troppe difficoltà ad incorporarle del calcolo volendo.

Anche la verifica fatta sui muoni che riescono a raggiungere la superficie della terra dopo essere stati generati dalla collisione di raggi cosmici con le particelle dell’atmosfera non può essere ritenuta determinante per stabilire che la loro vita brevissima sia allungata per effetto dell’alta velocità in quanto quelli che raggiungono la terra potrebbero essere generati da collisioni nelle vicinanze del suolo.

No. I muoni sono prodotti dalla collisione dei cosiddetti "raggi cosmici primari" con l'alta atmosfera terrestre; questi raggi cosmici primari si convertono interamente in raggi cosmici secondari (fra cui ci sono i muoni) molto presto, quindi non ci sono muoni prodotti "al livello del mare".

Ed è pure da considerare che la vita dei muoni misurata in: secondi, è la media, non si può quindi escludere che alcuni possano avere vita più lunga.

"Vita media" non va inteso nel senso discorsivo (tipo "la vita media di un umano oggi è di 84 anni"); significa "tempo caratteristico del decadimento", cioè una popolazione di muoni che al tempo contiene individui al tempo ne conterrà circa ; il parametro è detto vita media. In questo modo è facile misurare la vita media dei muoni a varie energie (=varie velocità) e verificare la dilatazione del tempo.

Se si collocano alcuni orologi al polo, dove la velocità di rotazione della terra è prossima allo zero, ed altri all’equatore dove la velocità di rotazione è di circa 1600 km/ora, si può osservare che quelli posti all’equatore rallentano rispetto a quelli posti al polo, ciò potrebbe far pensare alla validità della teoria della relatività, ma non dobbiamo dimenticare quanto già esposto, e cioè che sia la velocità che la variazione di direzione (equivalente ad accelerazione) incidono significativamente sulla velocità di rotazione degli elettroni nelle loro orbite. Gli orologi atomici non possono non essere influenzati da ciò, ne consegue che il fenomeno è provocato dal rallentamento degli orologi e non dalla dilatazione del tempo.

Se questi effetti ci sono (non lo so, non sono esperto di orologi atomici) se ne può tenere conto quantitativamente e filtrarli dal risultato dell'osservazione. A quanto si sa, i risultati di tutte le osservazioni di questo tipo sono in accordo con la previsione relativistica. (E, d'altro canto, sarebbe una cospirazione singolare se il campo magnetico terrestre, le accelerazioni, la gravità etc si mettessero tutti d'accordo, ogni volta che tentiamo un esperimento, per illuderci sulla teoria della relatività )

Possiamo aggiungere che l’esemplificazione sopra citata dei due gemelli non può avere alcun riscontro ed è da ritenersi pura fantascienza.

Lo è dal punto di vista tecnico. E allora? C'è una mole ridicola di evidenze sperimentali a sostegno della relatività, vedi ad esempio queste (le previsioni teoriche meglio verificate della storia della scienza. La QED si basa in maniera fondamentale sulla relatività).

La velocità di rotazione degli elettroni attorno al nucleo è influenzata, oltre che da quanto già evidenziato, anche dall’eventuale campo magnetico, per cui si puo’ fare la verifica a questa teoria mantenendo l’orologio relativamente fermo ed immerso in un campo magnetico in movimento.

"campo magnetico in movimento" non vuol dire niente.

Si avrà cosi lo stesso rallentamento dell’orologio, come se fosse esso stesso a muoversi.

Dici? Secondo me no.

Ok. Ho sprecato un sacco di tempo a rispondere e sicuramente non lo farò più, anche perché sono certo che non servirà a nulla (non ti sfiorerà nemmeno il dubbio di avere torto); detto questo ti invito però a rispettare il fatto che questo è il forum delle Olimpiadi di fisica, non un posto in cui puoi venire a pretendere di smontare la teoria, magari creando confusione negli utenti, che già di loro hanno comprensibilmente un sacco di dubbi su questi argomenti. C'è una bella differenza fra chiedere delucidazioni su un dubbio teorico, che è lo scopo della sezione "Teoria", e quello che hai fatto tu.

[lino.campi1]

Forse non mi sono spiegato abbastanza chiaramente.
Preciso che il mio intento è quello di negare recisamente la presunta "elasticità" del tempo,e sostengo che le verifiche sperimentali non devono essere contaminate da formule teoriche.Con le formule si puo dimostrare tutto,ma anche il contrario di tutto. Secondo le formule di Lorentz,alla velocità della luce il tempo si arresta e gli oggetti riducono a zero la loro lunghezza .
(Come puo' un ipotetico oggetto di lunghezza zero,proiettare un'ombra?) possiamo anche scrivere una nuova formula (e non è difficile)in grado di sostenere che a velocità superiori a quella della luce,il tempo retrocede.Forse si potrà cosi costruire la macchina del tempo.
Io basandomi sugli esperimenti pratici,sostengo che nella prova dei due aerei ,sono gli orologi che,influenzati dalle sollecitazioni varie ,conseguenti alla velocità,alterano la misura del tempo.
Le mie richieste volte allo scopo di verificare se esistono certezze sulla infallibilità degli orologi non hanno avuto esiti.Ora rinnovo la mia richiesta.
Se è vero che Dio non gioca con i dadi è pure vero che non gioca con gli elastici...lino campi.

[Gabry]

Secondo le formule di Lorentz,alla velocità della luce il tempo si arresta e gli oggetti riducono a zero la loro lunghezza .

.
Esatto, ma non credo che ai fotoni e alle altre particelle senza massa questo interessi.

(Come puo' un ipotetico oggetto di lunghezza zero,proiettare un'ombra?)

Se avessi provato a capire la relatività non avresti questi dubbi (a parte che se così fosse solo nei sistemi di riferimento che si muovono alla velocità della luce non si proietterebbero ombre), infatti la contrazione delle lunghezze agisce solo nella direzione del moto mentre a proiettare l'ombra è la sezione di un corpo perpendicolare alla direzione dalla quale proviene la luce (prova a pensare a l'ombra proiettata da un quadrato a diverse inclinazioni con il fascio di luce incidente).

possiamo anche scrivere una nuova formula (e non è difficile)in grado di sostenere che a velocità superiori a quella della luce,il tempo retrocede

Questo i fisici l'hanno notato da parecchio tempo, semplicemente non si può andare più veloce della luce (sono state ipotizzate particelle che possono farlo, finora mai osservate).

Le mie richieste volte allo scopo di verificare se esistono certezze sulla infallibilità degli orologi non hanno avuto esiti.Ora rinnovo la mia richiesta.

Stai tranquillo che gli orologi sono precisi, considera ad esempio il caso dei neutrini, si è sbagliato di pochi millisecondi per colpa di un'apparecchiatura difettosa, ma era stato considerato tutto: la curvatura della terra, gli effetti relativistici, possibili movimenti della crosta dove erano stati posizionati i gps, ecc. Sono sicuro che la differenza temporale misurata nel caso degli aerei era molto maggiore di qualche millisecondo... Inoltre se non fosse vera la relatività ristretta gli esperimenti con l'interferometro di Michelson l'avrebbero notato...

[lino.campi1]

Il sig.Gabri mi è parso un po' distratto.
Non ha afferrato il senso del mio messaggio ,ed ha dimenticato alcuni zeri ,quando ha parlato dei ritardi rilevati dagli orologi montati sugli aerei . i ritardi sono valutati i nanosecondi,miliardesimi di secondo...lino campi.

[lino.campi1]

Poiché alcuni si arrampicano sugli specchi per confutare la mia tesi (in questo caso gli specchi di Michelson e Morley), esprimero’ il mio pensiero anche su questo argomento: I signori Michelson e Morley si occuparono di etere e la loro apparecchiatura, fatta per verificare il movimento della terra rispetto all’etere, non ha dato alcun risultato. Alcune persone dichiararono che, per ottenere un risultato valido, bisognava tenere conto della dilatazione del tempo e della contrazione delle lunghezze per effetto della velocità. Per quanto riguarda la contrazione delle lunghezze, dobbiamo finalmente chiarire: per contrazione delle lunghezze si intende la contrazione della materia come affermano alcuni autori? In questo caso all’equatore, dove la velocità di rotazione della terra da un lato si somma alla velocità della terra nell’orbita attorno al sole e nella parte opposta si sottrae, si avrebbe una continua dilatazione e contrazione della crosta terrestre. Fenomeni di questo tipo non sono stati evidenziati da alcun autore, pertanto devo ritenere che questa non sia l’interpretazione corretta. Se invece per contrazione delle lunghezze si intende una distorsione ottica, essa non puo’ influire sull’esperimento di Michelson e Morley in quanto, secondo la legge di Lorentz, è visibile solamente da un osservatore che appartiene ad un sistema inerziale diverso, e tale sistema diverso non esiste nell’esperimento di Michelson e Morley. Un ragionamento analogo si potrebbe fare per la dilatazione del tempo.
Oggi l’interferometro di Michelson e Morley, costruito secondo la tecnica moderna, si è rivelato uno strumento molto utile nel campo scientifico dove trova varie applicazioni, ma esso non dimostra la dilatazione del tempo. Se ci fosse anche una sola prova sicura a sostegno della dilatazione del tempo, non sarebbero necessarie quelle ulteriori verifiche che si vanno cercando, sarebbero inutili ridondanze…lino campi.

[Pigkappa]

In questo caso all’equatore, dove la velocità di rotazione della terra da un lato si somma alla velocità della terra nell’orbita attorno al sole e nella parte opposta si sottrae, si avrebbe una continua dilatazione e contrazione della crosta terrestre. Fenomeni di questo tipo non sono stati evidenziati da alcun autore, pertanto devo ritenere che questa non sia l’interpretazione corretta.

Questo effetto avviene se osservato da un sistema inerziale esterno alla Terra ma che si muove parallelamente ad essa nel moto di rivoluzione. E pochi autori si preoccuperebbero di una variazione relativa di circa .

Deve rimanere assolutamente agli atti che la contrazione delle lunghezze è un fenomeno reale e non una distorsione ottica.

Per il resto, ai dubbi esistenziali di lino campi non posso che rispondere, come ha già fatto Ippo, che ci sono innumerevoli fenomeni in cui si usa la relatività per spiegare le osservazioni. Alle richieste di dettagli molto specifici riguardanti esperimenti di molti anni fa non credo nessuno di noi risponderà mai.

[lino.campi1]

Devo rimarcare le incongruenze che si manifestano ogni qualvolta si tenta di sostenere la teoria della relatività ristretta,prendo come esempio il caso dei due gemelli,è bene inteso pero' che il ragionamento è applicabile all'intera teoria:La teoria afferma che si possono applicare le leggi di trasformazione di Lorentz per definire,la contrazione delle lunghezze e la dilatazione del tempo alle alte velocità,ma solamente per un osservatore appartenente ad un sistema inerziale diverso da quello in cui si svolge l'evento.Quindi a un ipotetico osservatore sulla terra,il gemello astronauta appare ridotto in lunghezza ed il suo orologio appare procedere a rilento.Al ritorno sulla terra,cioè nel sistema inerziale di origine,poichè nessuno ha mai detto che risulta accorciato devo ritenere che abbia le dimensioni regolari,ma l'orologio rimane ritardato.(notate bene,in volo non era ritardato,appariva ritardato ad un osservatore appartenente ad un sistema inerziale diverso,questo secondo la la legge di Lorentz).Questo fenomeno,nessuno si è premurato di giustificarlo ed è in netto contrasto con la legge di Lorentz.Neanche uno scrittore di fantascienza lo avrebbe lasciato in sospeso,forse avrebbe fatto appello a qualche forza occulta ,oppure al paranormale,ma si sarebbe ben reso conto che lasciarlo senza spiegazione,sarebbe un grave svarione.
Mi sembra giunto il momento di liberare la scienza da questa intrusione.
Non lasciamo ai posteri anche questo onere,già gli lasciamo una parte dei nostri debiti...lino campi.