Crisi della simultaneità

Facciamo un viaggio in treno.

Immaginiamo un treno. lungo 5.400.000 chilo­metri, che si muova in linea retta  a  una velocità  di 240.000 chilometri al secondo.

Supponiamo che a un certo momento a metà del treno venga accesa una lampadina. Il primo e l'ultimo vagone hanno porte automatiche, che si aprono ap­pena vengono illuminate. Che cosa vedranno rispet­tivamente le persone che si trovano sul treno e quelle che stanno sotto la pensilina?

Come d'accordo, per rispondere a questa do­manda ci baseremo soltanto su dati sperimentali.

Le persone , sedute a metà del treno vedranno quanto segue: secondo l'esperienza di Michelson la luce viaggia alla stessa velocità in tutte le direzioni relativamente al treno, cioè a 300.000 chilometri al secondo, quindi la luce raggiungerà contemporanea­mente il primo e l'ultimo vagone in nove secondi (2.700.000 : 300.000). Perciò i viaggiatori vedran­no tutte e due le porte aprirsi nello stesso istante.

Ma che cosa vedrà la gente sotto la pensilina? Anche relativamente alla stazione la luce viaggia a 300.000 chilometri al secondo. Il vagone di coda va incontro al raggio di luce. La luce arriverà quindi al vagone di coda in 

2.700.000 : (300.000 + 240.000) = 5 secondi 

Il vagone di testa, invece, si allontana dalla sorgente di luce per cui la luce deve rincorrerlo e lo raggiungerà soltanto dopo 

2.700.000 : (300.000 - 240.000) = 45 secondi

Cosí la gente in attesa sotto la pensilina vedrà che le porte del treno non si aprono nello stesso istante.

Si aprirà per prima la porta del vago­ne di coda e la porta del vagone di testa si aprirà soltanto dopo 

45 - 5 = 40 secondi'. 

In questo modo vediamo che i due eventi, l'apertura della porta di testa e quella di coda al treno, sono simultanei per la gente nel treno e separati da un intervallo di quaranta secondi per chi sta sotto la pensilina.

 

La macchina del tempo

Supponiamo ora che il treno di Einstein si muova non in linea retta,  ma percorra una linea circolare e dopo un certo tempo ritorni al punto di partenza. Co­me abbiamo gia visto, il passeggero sul treno scoprirà che il suo orologio va indietro, sempre più indietro a mano a mano che aumenta la velocita del treno. Su un percorso cir­colare continuando ad aumentare la velocità del tre­no di Einstein, potremmo arrivare a una stazione nella quale mentre per il passeggero sarà passata poco piú di un'ora, per il capostazione saranno trascorsi molti  anni.Su questa ferrovia circolare il nostro pas­seggero ritornando al punto di partenza dopo un giorno (secondo il suo orologio) troverà tutti gli ami­ci e i parenti morti da lungo tempo!
Contrariamente al caso del viaggio fra due stazio­ni, nel quale il passeggero confronta il suo orologio con altri due diversi, qui nel viaggio circolare sono confrontate le indicazioni di due orologi e non di tre, e precisamente l'orologio sul treno e quello della stazione dalla quale è iniziato il viaggio.
Esiste una contraddizione col principio di relati­vità? Potremmo ora supporre il viaggiatore a riposo e la stazione in movimento, mentre compie un viaggio circolare con la velocità del treno di Einstein? Se potessimo, giungeremmo a concludere che per chi sta alla stazione passerebbe soltanto un giorno, men­tre per chi sta nel treno passerebbero molti anni. Ma questo ragionamento non sarebbe corretto e spie­ghiamo subito perché.
Precedentemente abbiamo visto che possono essere considerati in stato di riposo soltanto gli oggetti non sottoposti all'azione di alcuna forza. In realtà non c'è un solo « stato di riposo » ma innumerevoli e multiformi e, come abbiamo visto, due corpi in quiete possono muoversi di moto rettilineo e unifor­me uno relativamente all'altro. Ma l'orologio del tre­no di Einstein è senza dubbio sottoposto alla forza centrifuga, per cui non possiamo certamente conside­rarlo a riposo. In questo caso c'è una differenza assoluta nelle indicazioni dell'orologio alla stazione, che è a riposo, e di quello sul treno di Einstein.
Se due persone con l'orologio regolato sulla stessa ora partono e s'incontrano di nuovo dopo un certo tempo, sarà trascorso piú tempo secondo l'orologio della persona che è stata a riposo o si è spostata con moto rettilineo e uniforme, cioè secondo l'orologio che non sarà sottoposto ad alcuna forza.
Un viaggio su una ferrovia circolare con una velocità prossima a quella della luce, in teoria ci permette di realizzare, seppur in un senso limitato la « macchina del tempo » di H.G. Wells: sbarcando al nostro luogo di partenza scopriremo di esserci mossi nel futuro. É vero, con questa macchina del tempo pos­siamo soltanto trasportarci nel futuro, ma non pos­siamo ritornare nel passato. Questa è la differenza maggiore rispetto alla macchina di Wells.
È futile persino sperare, che gli sviluppi futuri della scienza ci possano permettere di viaggiare nel passato. Altrimenti in teoria dovremmo accettare la possibilità di situazioni molto assurde. Perché, viag­giando nel passato, potremmo trovarci nella situazio­ne di essere delle persone i cui genitori non hanno ancor visto la luce del giorno.
Invece un viaggio nel futuro implica contraddi­zioni soltanto apparenti.

 

Pagina 48 di 63
Go to top