RELATIVITÀ :Filosofia e fisica a

confronto

La concezione del Tempo nella Storia

dell’Uomo

PRIMA PARTE

Ci accompagneranno in questo viaggio nel tempo, due grandi personaggi che hanno arricchito la conoscenza dell’umanità

Salve sono il famosissimo A. Einstein.(1879-1955) e vi accompagnerò in questo viaggio che ci porterà a conoscere la teoria della Relatività, Iniziando dal Tempo e dalla sua misura. Avrò come compagno Platone, un grande filosofo greco.

Buongiorno, il mio nome è Platone( 428-347 a.c) e sono un esperto nel campo della Filosofia. Cercherò di dare il mio contributo per la comprensione della relatività, partendo dal Tempo e dal suo significato. Avrò come interlocutore il grande A. Einstein.

Parla Platone

La nozione di tempo, di un qualcosa che scorre come un fiume senza sosta inesorabilmente dal giorno della nascita, al giorno della morte, forse è sempre esistita nella mente dell’uomo, fin dai tempi della preistoria.

Gli uomini delle caverne vedevano spuntare il sole ed ad un certo punto sopraggiungere la notte; vedevano la natura assumere aspetti diversi a seconda delle stagioni; vedevano se stessi e i loro simili crescere, cambiare e morire. In questo modo hanno cominciato a maturare l’idea del tempo, come una forza che si manifestava nel cambiamento delle cose.

Dialogo tra due preistorici secondo Platone

Cosa pensi del tempo?

E’ una forza misteriosa! Noi siamo piccole pedine nelle sue Mani!

Io intendevo dire se pensi che domani

pioverà!

Scusa pensavo volessi discutere del perché si nasce poi si cambia e poi si muore

Interviene Einstein

Non avevano strumenti per misurare questa grandezza fisica così sfuggente. Per questo consideravano il tempo una forza misteriosa..

Dialogo tra due preistorici secondo Einstein

Intendi dire uno strumento di misura?!

Se avessi un qualcosa per controllare il tempo mi sentirei meno sopraffatto dalla sua forza

Esattamente

Parla Platone

L’esigenza di misurare la durata del tempo deve essere sorta quando l’uomo ha cominciato a organizzarsi in gruppi. Fu avvertita la necessità di ripartire la giornata tra il periodo da riservare al lavoro e quello da dedicare al riposo e alle cerimonie religiose

Il moto degli astri, e del Sole in particolare, deve aver quindi rappresentato per l'uomo primitivo una specie di orologio naturale sempre disponibile e della cui immutabilità poteva essere certo. Da questo orologio poteva essere tratto un’unità di misura del tempo. All’inizio fu il giorno l’unità di misura.

Interviene Einstein

Lo GNOMONE.E’ il più antico strumento per la misurazione del tempo. Era formato da un' asta verticale che segnava, con l’ombra del Sole che si sposta, la suddivisione della giornata. 

Il tipo più comune di gnomone è la punta dello stilo, cioè un'asta che sporge dal quadrante. In tal caso lo gnomone è una sfera, un mirino o un foro gnomonico.

Il primo popolo a inventare degli strumenti per misurare il tempo fu quello egizio.

Lo Gnomone

Gli antichi egizi fuono anche i primi ad utilizzare le clessidre ad acqua.

Le clessidre ad acqua furono utilizzate dagli egiziani per misurare il tempo. Un recipiente con delle tacche sulla parete interna veniva riempito fino all’orlo al tramonto del Sole e quando l'acqua era scesa alla prima tacca secondo la scala mensile iniziava la seconda ora. Le pareti interne contenevano 12 scale mensili.

In Grecia l'uso della clessidra fu introdotto nel 325 a.C., sotto forma di contenitori in pietra di forma tronco conica che facevano fuoriuscire acqua da un foro praticato sul fondo, a un ritmo costante. Altre clessidre avevano forma cilindrica o a coppa e venivano lentamente riempiti da un flusso costante di acqua. Alcuni segni sulla superficie interna del contenitore indicavano il trascorrere delle ore al salire del livello del liquido.

Anche i Greci si misero all’opera per inventare strumenti utili per misurare il tempo.

Parla Platone

Presso gli antichi Romani, gli orologi più diffusi erano senz'altro quelli solari, le meridiane, presenti sia in luoghi pubblici che nelle case private e costruite in vari modi.

Parla Einstein

E’ la meridiana che mi ha regalato Mia Suocera!

Il mese era calcolato secondo la luna ed aveva 29/30 giorni. Il secolo non era considerato dai romani perché avevano una visione solo del tempo presente.Pare che il più antico calendario romano fosse diviso in dieci mesi.

Esistevano presso i Romani, anche clessidre ad acqua per cui è possibile ipotizzarne l’ utilizzo anche in campo militare. Le clessidre erano utilizzate per misurare determinati intervalli, come il tempo a disposizione degli oratori durante le cause in tribunale.

Nel Medioevo gli scienziati crearono un prototipo di orologio a ingranaggi che funzionava tramite dei pesi. (XllI secolo circa)

Aggiungerei che nel Medioevo la misurazione del tempo era un lusso riservato ai potenti. Il calendario era composto di 12 mesi ma con un numero variabile di giorni da 28 a 31.

Esatto. Inoltre bisogna dire che i mezzi per misurare la scansione della giornata erano rudimentali: venivano usate meridiane, orologi ad acqua e clessidre. Orologi ad ingranaggi azionati con pesi furono utilizzati, come ho accennato prima a partire dal XIII secolo.

Per essere completi possiamo aggiungere che La parola orologio deriva da due termini greci : hour che significa “ stagione” e logos che significa “ discorso”. L’orologio sarebbe un discorso sulla stagione con chiaro riferimento al fatto che la durata degli intervalli di tempo segnati da questi strumenti originariamente era diversa nelle diverse stagioni. Per molto tempo, gli unici strumenti per misurare il tempo restarono le meridiane e le clessidre orologi noti fin dalla più remota antichità.

Tuttavia, come le nuvole rendevano inutilizzabili gli orologi solari, così il gelo rendeva inutilizzabili le clessidre ad acqua. Sarebbe bastato sostituire l’acqua con della sabbia; eppure, sembra incredibile ma si è dovuto aspettare fino al 1300, per vedere in azione le prime clessidre a sabbia , di cui vennero costruiti diversi modelli in grado di misurare intervalli di tempo da pochi secondi a ventiquattro ore.

Esse erano usate sulle navi, dove non si potevano usare orologi di altro tipo; nei tribunali per misurare il tempo da concedere agli avvocati per la difesa dei loro assistiti; nelle officine e fino al 1800, per sentire il polso dei malati. Oggi le clessidre a sabbia sono considerate per lo più oggetti decorativi. Tuttavia vi è ancora qualcuno un po’ snob che le utilizza per la cottura delle uova alla coque o per misurare il tempo che passa al telefono.

Nonostante la qualità piuttosto scadente degli orologi meccanici ( nettamente più imprecisi delle clessidre e degli orologi solari), si era affermata l’abitudine di suddividere l’ora in 60 parti più piccole ciascuna delle quali veniva chiamata in latino pars minuta prima che significa “ prima piccola parte”, poi abbreviata in minuto; e queste, a loro volta, venivano suddivise in altre sessanta parti più piccole, ciascuna delle quali era chiamata, sempre in latino, pars minuta secunda (seconda piccola parte) poi abbreviata in “secondo”. La scelta del numero 60, viene fatta risalire ai Sumeri (3000 a.c), i quali avevano diviso il cerchio in 360 parti uguali. Il numero 60 e il 360 erano considerati numeri magici concessi all’uomo dagli Dei.

E’ stata utile questa precisazione da parte di Platone. Aggiungerei che, la clessidra svincolò il calcolo del tempo dalla diretta e continua osservazione del cielo, e consentì anche una diversa valutazione. Gli orologi solari e stellari, indicavano infatti un” preciso istante”, cioè il momento in cui un evento si verificava. Le clessidre, invece, attraverso il lento svuotamento ( o riempimento) di un recipiente ( che presentava all’interno incise, delle tacche di riferimento), mostravano con chiarezza l”gli intervalli di tempo” cioè misuravano la durata di un determinato fenomeno o evento. Da questo punto di vista possiamo ritenere che solo con l’invenzione della clessidra nacque l’effettiva misurazione del tempo.

Cosa aveva stabilito Galileo(1564-1642)

Galileo Galilei affermava che, lanciando verso l’alto una palla all’interno di un veicolo che si muove a velocità costante (sempre la stessa) la palla ritorna nelle mani di chi la lancia, esattamente come avviene quando si sta fermi .

Se non sbaglio è l’epoca ancora dominata dall’idea che poneva la Terra al centro dell’universo e di tutti gli altri corpi celesti, compreso il sole. Cioè l’epoca del geocentrismo.

Si. Sebbene Nicolò Copernico (1473-1543) avesse messo in discussione questa visione proponendo la sua teoria eliocentrica ( Sole al centro dell’universo con la Terra in movimento attorno ad esso.) la teoria geocentrica continuava ad imperare.

I sostenitori della teoria geocentrica obiettavano a ciò che sosteneva Copernico, dicendo che se la terra si muovesse realmente, poiché l’aria non è in contatto col suolo, sulla terra dovrebbe soffiare sempre un forte vento .

Inoltre sostenevano , al contrario di Galileo Galilei, che lanciando in alto una palla, se la terra si muovesse, la palla non dovrebbe mai ritornare nelle mani del lanciatore. Questa era per loro la prova che la terra fosse ferma. In quest’epoca si riteneva quindi che i fenomeni fisici che avvengono su corpi in movimento, fossero diversi da quelli che si verificavano su corpi fermi. (1400-1650)

Ecco alcune delle scoperte di Galileo Galilei. Egli Riuscì a determinare il valore dell’accelerazione di gravità studiando la caduta di sfere ben levigate su di un piano inclinato anche’esso ben levigato.

Altra importante scoperta di G: Galieli : l’isocronismo del pendolo.

Il tempo impiegato dal pendolo per andare da una parte compiendo un’oscillazione completa è lo stesso. Qualsiasi sia la lunghezza del pendolo.

G.Galilei fu il primo ad utilizzare il telescopio per osservare il cielo. Per mezzo di esso trovò conferma al fatto che fosse la Terra a ruotare intorno al sole. Inoltre scoprì anche i quattro satelliti di Giove, le macchie solari ed osservò per primo la superficie ruvida della luna.

Il SoleLa Terra

Con Galileo Galilei nasce il concetto di moto relativo. Relativo è detto Di fenomeno o grandezza fisica che può assumere aspetti o valori diversi in dipendenza dell’ambiente o dell’osservatore o del sistema di riferimento.

Per darvi un’idea del concetto di “relativo” provate a dire cosa vi appare guardando la figura sottostante.

Allora, secondo voi, la donna è vecchia o giovane?.

In verità essa è sia una che l’altra allo stesso tempo. Infatti l’occhio, Il naso, la bocca della donna vecchia si trasformano rispettivamente nell’orecchio, nel mento e nel collier della donna giovane. Noi vediamo l’una o l’altra delle due a seconda di quello che vogliamo guardare.

La vecchia e la giovane ci appaiono come aspetti diversi di una stessa realtà , una realtà Relativa appunto, cioè che dipende dal nostro modo di guardare, dal nostro punto di osservazione .( o se vogliamo essere precisi, dal sistema di riferimento).

Newton (1642-1727) introdusse le due nozioni ( che saranno oggetto di grandi dibattiti e di decise contestazioni, specialmente da parte di Einstein) di tempo assoluto e di spazio assoluto.

Secondo Newton, Il tempo sarebbe rigido, indipendente e assoluto. L’assolutezza del tempo ( e dello spazio), erano da Lui considerati attributi di Dio. Secondo Einstein invece il tempo è elastico e dipende sia dal moto sia dal campo gravitazionale in cui si trova ogni singolo osservatore.

Il tempo assoluto significa che esso fluisce in maniera uniforme senza relazione con qualcosa di esterno. Il tempo è ovunque e lo spazio esiste da sempre e sempre esisterà. Sono indisturbati dal movimento della materia, secondo Newton.

Si. Quello che dice Platone è corretto. Con questi concetti Newton ha influenzato molto la sua epoca, e non solo. Io ( cioè Einstein), metterò in discussione le sue idee e, come vedremo successivamente, elaborerò la teoria della relatività, prendendo spunto dalla relatività di Galileo Galilei.

È merito mio se Newton è quello che è adesso…Però che fatica con quella mela…

La forza di attrazione gravitazionale su un corpo di massa m, generata dal campo gravitazionale di un corpo di massa M, è data, in forma vettoriale, da:

Le parole del bruco mi hanno fatto tornare alla mente il giorno in

cui, mentre dormivo …

Esiste il tempo della fisica che è un concetto basato su regole matematiche. E’ il tempo dei fenomeni che vengono studiati con la forza della ragione e con un linguaggio matematico. Esso può essere definito come la successione ordinata dei diversi stati dell’universo.

E c’è il tempo del senso comune: è il tempo dovuto all’intuizione e all’esperienza dell’uomo; è il tempo dei fenomeni naturali che percepiamo e sperimentiamo sulla nostra pelle. Ciascuno di noi ha una sua personale esperienza del tempo, di natura sia fisica che psicologica. Il tempo che viviamo non è qualcosa di estero a noi ma è qualcosa che noi consideriamo e che modifichiamo.

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A. Einstein- Relativita : Esposizione divulgativa –Ed. Boringhieri

Rivista scientifica- Newton : L’universo della Relatività- RCS periodici

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