Interstellar - Domande

[aqua84]

ieri hanno dato in televisione Interstellar e mi sono ritornate alla mente alcune curiosità, le stesse che mi erano venute uscendo dal cinema quando l'ho visto per la prima volta.

una su tutte, che proprio non riesco ad arrivarci con la logica, è la questione del "Tempo" in prossimità dei buchi neri.
nel film si fa riferimento al fatto che 1 ora passata in quella zona, vicino ad un buco nero, equivale a 7 anni passati sulla Terra.

ora, io so benissimo che si tratta di un film e non di un documentario scientifico, ma da quello che ho letto un po' in giro, è molto accurato e ben fatto.

dicevo, quello non mi riesco a spiegare è come sia possibile che il Tempo sia piu "lento" nelle zone vicino ad una gravità molto elevata, come ad esempio un buco nero.
cioè, il Tempo, come molte altre misure che abbiamo, è una cosa inventata da noi umani, e da quello che ho capito io fino ad ora non è "niente".
o meglio, noi lo vediamo scorrere grazie ai minuti, secondi, giorni, anni, e ne vediamo gli effetti sulle cose e sulle persone, ma Il Tempo in se è un po relativo.

ma come è possibile che mentre sulla Terra passano 7 anni (è un esempio ovviamente) vicino ad un buco nero è passata appena 1 ora??
voglio dire, può avere effetto sulla meccanica di un orologio, ma il nostro corpo non dovrebbe ugualmente invecchiare di 7 anni??

oppure la dilatazione ha effetti direttamente sui nostri organi / sul nostro dna??

grazie in anticipo e mi scuso se ho scritto delle grandi minch.... ma sono davvero affascinato e incuriosito da queste cose.

[Davide9]

Non è la prima volta che vedo il tempo messo in relazione con la gravità Non ho visto interstellar, ma ovviamente qui non si parla di effetti che si possono avere sulla meccanica di un orologio e nemmeno di effetti che possono far invecchiare prima il corpo o il DNA credo.
Il tempo non è una cosa inventata da noi, noi abbiamo solo inventato come misurarlo e l'orologio è uno strumento di misura.
Io mi immaginerei il tempo come una specie di contenitore in cui noi ci troviamo sempre (allo stesso modo ti puoi immaginare lo spazio) la cui forma viene alterata avvicinandosi ai buchi neri. Quando la forma del contenitore viene alterata lo percepisci in modo diverso e riscontri delle anomalie.
Spiegazioni più scientificamente accurate non le so dare per quello aspettiamo chi è più preparato (tra l'altro così vediamo se ho detto anche io minch*** oppure no :P )

[magnusll]

https://it.wikipedia.org/wiki/Relatività_generale

Lo spaziotempo si curva in presenza di campi gravitazionali intensi (o meglio si curva sempre ma l'effetto e' tanto piu' significativo quanto piu' forte e' il campo gravitazionale) .
Non e' un effetto di "invecchiamento del corpo". E' la struttura stessa dello spaziotempo ad essere deformata dalla presenza della gravita'.

La percezione individuale non cambia. Per un osservatore soggetto al campo gravitazionale il tempo scorre a velocita' normale. Ma il tempo scorrera' in maniera diversa rispetto ad un osservatore al di fuori del campo. Se e quando i due osservatori si dovessero reincontrare nello stesso luogo (e quindi tornassero ad essere soggetti allo stesso campo) le differenze a quel punto risulterebbero visibili.

[aqua84]

Originariamente inviato da magnusll

La percezione individuale non cambia. Per un osservatore soggetto al campo gravitazionale il tempo scorre a velocita' normale. Ma il tempo scorrera' in maniera diversa rispetto ad un osservatore al di fuori del campo. Se e quando i due osservatori si dovessero reincontrare nello stesso luogo (e quindi tornassero ad essere soggetti allo stesso campo) le differenze a quel punto risulterebbero visibili.

è proprio questo che non riesco a concepire...

[magnusll]

Originariamente inviato da aqua84

è proprio questo che non riesco a concepire...

Sei in ottima e numerosissima compagnia. Molte delle previsioni derivanti dalla relativita' generale e dalla fisica quantistica sono completamente anti-intuitive e pongono dei problemi filosofici tuttora irrisolti.

https://www.amazon.it/Sette-brevi-le...7848504&sr=8-1

6 euro per la versione elettronica, 8.5 per il libro di carta. Puoi trovare la copia fisica a 7-8 euro in molte librerie. Libro divulgativo che risulta molto scorrevole anche per chi e' totalmente digiuno di calcolo differenziale ed algebra lineare.

Non prometto che ti rendera' chiaro l'effetto di dilatazione temporale dovuto alla gravita' ma di sicuro verrai arricchito dalla lettura.

[jumpjack]

Originariamente inviato da aqua84

è proprio questo che non riesco a concepire...

Solo Einstein c'è riuscito. Altri dicono di esserci riusciti ma fanno finta.

[aqua84]

Originariamente inviato da jumpjack

Solo Einstein c'è riuscito. Altri dicono di esserci riusciti ma fanno finta.

ahaha bè mi consolo allora

io non riesco a capirlo pur avendolo letto e riletto, figuriamoci ad avarlo "inventato" o intuito prima di chiunque altro.

tra l'altro, mi inginocchio e chiedo perdono per quello che sto per dire ma... stiamo parlando di Einstein ma sono solo teorie giusto??
cioè fino a quando qualcuno non si avvicina a un buco nero e torna indietro e si confrontano i dati non c'è la certezza che sia veramente così.
è corretto pensare questo?

[jumpjack]

Originariamente inviato da aqua84

tra l'altro, mi inginocchio e chiedo perdono per quello che sto per dire ma... stiamo parlando di Einstein ma sono solo teorie giusto??

In realtà hai a che fare tutti i giorni con un'applicazione pratica della relatività: lo fai ogni volta che usi il GPS.
I satelliti GPS sono "talmente" veloci che bisogna correggere continuamente i loro orologi atomici per tenerli al passo col tempo sulla superficie terrestre, altrimenti ti darebbero una posizione sbagliata:
https://web.infn.it/fisicainbarca201...allavicini.pdf

Comunque non passa anno che qualche capoccione di scienziato non dimostri praticamente un'altra previsione delle teorie di Einstein.

[magnusll]

Originariamente inviato da aqua84

tra l'altro, mi inginocchio e chiedo perdono per quello che sto per dire ma... stiamo parlando di Einstein ma sono solo teorie giusto??
cioè fino a quando qualcuno non si avvicina a un buco nero e torna indietro e si confrontano i dati non c'è la certezza che sia veramente così.
è corretto pensare questo?

Ci sono una mole enorme e costantemente crescente di prove sperimentali che confermano la validita' della teoria della relativita' generale.
Il funzionamento del GPS, giustamente riportato nella risposta precedente, ne e' gia' una conferma conclusiva.

Se hai seguito le notizie sulle prime rilevazioni di onde gravitazionali che sono uscite poco piu' di un paio di anni fa sui giornali, saprai che la cosa viene (giustamente) considerata una conferma straordinaria della teoria einsteniana ed un nuovo e potentissimo mezzo d' indagine.
L' onda gravitazionale non e' altro che una perturbazione dello spaziotempo che si propaga con caratteristiche ondulatorie. Sono, ne' piu' ne' meno, onde che "increspano" lo spaziotempo dovute a massicce perturbazioni gravitazionali. I sofisticatissimi sistemi utilizzati per rilevarle non fanno altro che determinare in che modo e misura lo spaziotempo si "allunga" e si "accorcia" (in questo caso nelle dimensioni spaziali) al loro passaggio.

[gino46]

la cosa mi ha sempre affascinato, non ricordo dove ma ho letto che viaggiando al 99% della velocità della luce, guadagnamo circa 3 ore ogni 24 ore, rispetto ad osservatori che vanno a velocità 0. Esiste una formula per calcolare questo dato, ma non la ricordo.

Mi spiego meglio, abbiamo due osservatori:
_uno sul pianeta terra (a differenza di quello che si possa pensare non è a velocità 0 perchè in realtà viaggia alla stessa velocità del pianeta).

_l'altro all'interno di un veicolo che gira attorno al pianeta terra ad una velocità pari al 99% di quella della luce.

La percezione del tempo per entrambi, non cambia, 1 secondo è sempre 1 secondo. Quello che cambia è la dilatazione del tempo.
Il tempo dei osservatori non è più sincronizzato, si trovano in dimensione temporale diversa.

[magnusll]

Originariamente inviato da gino46

la cosa mi ha sempre affascinato, non ricordo dove ma ho letto che viaggiando al 99% della velocità della luce, guadagnamo circa 3 ore ogni 24 ore, rispetto ad osservatori che vanno a velocità 0. Esiste una formula per calcolare questo dato, ma non la ricordo.

https://it.wikipedia.org/wiki/Trasformazione_di_Lorentz

Con velocita' 0.99c, un anno sulla nave corrisponde a poco piu' di 7 anni e 32 giorni per un osservatore stazionario.

Potete divertirvi con questo tool:

https://www.dcode.fr/time-dilation

[aqua84]

Originariamente inviato da jumpjack

In realtà hai a che fare tutti i giorni con un'applicazione pratica della relatività: lo fai ogni volta che usi il GPS.
I satelliti GPS sono "talmente" veloci che bisogna correggere continuamente i loro orologi atomici per tenerli al passo col tempo sulla superficie terrestre, altrimenti ti darebbero una posizione sbagliata:
https://web.infn.it/fisicainbarca201...allavicini.pdf

Comunque non passa anno che qualche capoccione di scienziato non dimostri praticamente un'altra previsione delle teorie di Einstein.

grazie intanto di questo esempio, e lo posso in parte capire xchè stiamo parlando di oggetti "meccanici" che quindi possono avere influenze di questo tipo.

ma credetemi che faccio veramente fatica a comprendere come 1 ora di una persona sulla terra sia diverso da 1 ora di una persona vicino ad un buco nero.
che poi così TANTO diverso
non voglio sembrare ossessivo e ripetitivo.

e si, effettivamente Einstein era veramente un genio, a vedere quante cose OGGI si capiscono che Lui aveva già intuito molti anni prima...

è veramente tutto molto affascinante, e al tempo stesso (almeno per me) incomprensibile

[Raghnar-The coWolf-]

Originariamente inviato da aqua84

grazie intanto di questo esempio, e lo posso in parte capire xchè stiamo parlando di oggetti "meccanici" che quindi possono avere influenze di questo tipo.

ma credetemi che faccio veramente fatica a comprendere come 1 ora di una persona sulla terra sia diverso da 1 ora di una persona vicino ad un buco nero.
che poi così TANTO diverso
non voglio sembrare ossessivo e ripetitivo.

e si, effettivamente Einstein era veramente un genio, a vedere quante cose OGGI si capiscono che Lui aveva già intuito molti anni prima...

è veramente tutto molto affascinante, e al tempo stesso (almeno per me) incomprensibile

Soggettivamente e' identico, il film e' accurato: non e' che ti muovi in slow motion. Per te il tempo scorre in modo normale, ma per chi e' in orbita no.

Meccanico o biologico in tal senso non fa differenza.

Facciamo questo esempio: lo spazio si deforma nella prossimita' di corpi pesanti (anche il Sole), infatti hai effetti come il gravitational lensing.
Un raggio di luce segue la traiettoria che per lui e' rettilinea, ma noi, fuori dal campo di gravita', percepiamo curvare.
In altri termini, se portiamo un metro da sarto nella prossimita' di corpo pesante, questo si allunghera' rispetto all'osservatore esterno.

Il metro rimane un metro, non e' che si deforma come un elastico. Lui e' rigido, e per lui, rimane invariato.
Pero' rispetto a noi, che siamo fuori da questo campo gravitazionale il metro appare lungo, allo stesso modo in cui i raggi di luce curvano.
In tal senso Relativita': perche' le misure sono relative all'osservatore. Alla sua velocita', e metrica.

Per il tempo e' uguale, in quanto spazio e tempo sono correlati dalla metrica.

Quindi un orologio, che continua a segnare il tempo precisamente, sottoposto a un campo gravitazionale continuera' a segnare i secondi esattamente, ma rispetto a un osservatore fuori da quel campo i secondi passeranno con un ritmo diverso!

Questo non e' solo relativo ad Interstellar, ma rispetto a tutto cio' che succede anche sulla terra rispetto allo spazio, come ti e' stato fatto notare nel caso del GPS.
I GPS triangolano la posizione basandosi su cronometri: la velocita' della luce e' sempre c, se allo stesso momento invio un segnale da 3 satelliti. questi arriveranno a tempi uguali in caso di equidistanza fra 3 satelliti, e diversi a seconda della distanza rispetto ai satelliti.

Usando gli orologi e comparando ritardi e' possibile misurare la posizione tridimensionale della ricevente da 3 satelliti (4, perche' l'orologio sul navigatore/cellulare non e' sufficientemente preciso per fornire una comparazione diretta, quindi serve un quarto che da il tempo).

Basta un errore microscopico per riflettersi in un errore grande nella posizione: 1microsecondo (millesimo di millisecondo) di errore sono 300m !

Per avere questa precisione bisogna considerare che i satelliti subiscono un campo gravitazionale diverso da noi sulla Terra, ergo i loro orologi proseguono a ritmo diverso rispetto al nostro.