Compendio di relatività - Liceo Scientifico Galilei

CRITICA AL CONCETTO DI CONTEMPORANEITÀ
Osservando le trasformazioni di Lorentz si vede dalla prima di esse che la distanza lungo l'asse x'
dell'evento considerato dipende non solo dalla distanza lungo l'asse x di questo evento dall'origine,
ma anche dall’istante in cui esso avviene. Analogamente dice che l'istante in cui un evento ha luogo
in un sistema S’ dipende non solo dall'istante in cui esso avviene in S, ma anche dalla sua posizione.
Così due eventi che accadano in luoghi diversi e che appaiano contemporanei ad un osservatore in S,
non appariranno contemporanei ad un osservatore in S’. La contemporaneità dei due eventi non è
più, quindi, un concetto assoluto, bensì dipende dal sistema di riferimento.
CONSEGUENZE RELATIVISTICHE
Dall'osservazione del fattore relativistico γ appare chiaro che a basse velocità un oggetto si comporta
secondo il senso comune e non contraddice le leggi della meccanica classica. Ma una volta che γ si
allontana dall'unità si verificano eventi molto bizzarri. Immaginiamo un aeroplano che ci passi davanti
a bassa velocità; supponendo di poter misurare le sue caratteristiche fisiche, constateremo che i
nostri parametri coincideranno con quelli rilevati dai passeggeri a bordo. Se invece esso ci passasse
davanti ad velocità una prossima a c, γ aumenterebbe. Di conseguenza le due misure non
concorderebbero più e per noi ne risulterebbe un'aeroplano più piccolo. Quanto più è alta la velocità
del velivolo, tanto maggiore risulterà l'entità del suo accorciamento. L'andamento della contrazione,
in funzione della velocità è rappresentato dal grafico che segue.
L'aspetto più interessante di questo strano effetto è che esso è relativo: i passeggeri a bordo
dell'aeroplano, non rileverebbero alcun mutamento, indipendentemente dalla velocità del velivolo.
Questo perché i passeggeri si trovano nel proprio sistema di riferimento, cioè hanno una velocità
nulla rispetto al sistema di riferimento dell'aeroplano. Pertanto gli oggetti contenuti nella cabina
hanno rispetto ai passeggeri γ =1. Ma, guardando fuori dai finestrini, essi si rendono conto del loro
moto rispetto all'osservatore sulla Terra. Perciò tra i due sistemi di riferimento γ è diverso da 1. In
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altre parole osservando dall'aeroplano noi che siamo fermi, rileveremmo che tutti gli oggetti sono
più piccoli nel senso del moto. Nasce quindi spontanea un'altra domanda: gli oggetti si accorciano
sull'aeroplano o sulla Terra? La ragione è di entrambi, infatti le bizzarre conseguenze della teoria
della relatività, valgono per entrambi, secondo il principio di equivalenza di Einstein.
La lunghezza non è l'unico parametro fisico a subire variazioni a velocità altissime: γ ha effetti anche
m=γ m sulla massa. Se potessimo misurare la massa dell'aereo verificheremo
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sperimentalmente un aumento di essa e degli oggetti a bordo. Questo
aumento è rappresentato dal grafico a lato.
Come la lunghezza, anche la massa rimane immutata per i passeggeri a
m0 bordo dell'aeroplano: misurata da loro non sarà aumentata neppure la
massa di ogni persona a bordo. Questo perché rispetto all’aeroplano,
i passeggeri hanno γ =1.
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