Sullo spazio-tempo tra fisica e filosofia

I concetti di spazio e di tempo sono stati, fino alla formulazione della relatività di Einstein, dei concetti piuttosto “intuitivi” ossia ognuno di noi percepiva (e percepisce) queste grandezze senza pensare troppo sul “cosa realmente sono“.

Galileo, Newton e molti altri fisici “classici” ossia pre-einsteiniani avevano postulato delle formule molto intuitive su come lo spazio e il tempo possano essere utilizzati per “misurare” i più svariati fenomeni fisici, dal micro al macro.

Mi sposto con la bici su un piano di 20 metri (spazio) impiego 20 secondi (tempo) la mia velocità (media) è pari a:

V = S/T ovvero 20m/20s = 1 m/s

La formula è piuttosto intuitiva, può essere complicata a piacere introducendo concetti come accelerazione (varia la velocità) e cosi via, però con un pò di studio, fantasia e applicazione riusciamo sempre a spiegare “il come” un determinato fenomeno fisico accada.

Poi è arrivato Einstein con la sua teoria rivoluzionaria e non è che ci abbia agevolato granché la vita, anzi! La sua teoria della relatività dello spazio e del tempo ci ha confuso ancor più le menti, ancora oggi viene percepita in maniera erronea, non è compresa ed considerata materia ostica e poco intuitiva.

Cosa sono in realtà lo spazio e il tempo?

C'è chi sostiene che in realtà lo spazio ed il tempo non esistano (cosa ho detto?).

Per Einstein non esistono come entità separate ed immutabili, esistono solo come “accoppiata” ossia come concetto di “spazio-tempo“, questo si che è invariante!

Lo spazio-tempo di Einstein

Non voglio assolutamente entrare in tecnicismi che non mi competono, basti sapere che per Einstein l'unica costante dell'universo è la velocità della luce

 c = 300.000 Km/s (circa)

mentre tempo e spazio variano proprio in funzione di questa grandezza limite, ossia al tendere della velocità di un corpo a quella della luce lo spazio si dilata (cresce) e il tempo si accorcia (tende ad annullarsi).

Non esistono più concetti separati come spazio e tempo ma un unico concetto chiamato appunto “spazio-tempo” che potremmo tranquillamente associare al concetto di evento spaziale.

Un evento “accade” in un determinato istante temporale e spaziale ossia il fuoco d'artificio esploso (evento) accade alle 23:35 alle coordinate spaziali (x,y,z) ossia a trenta metri di altezza sopra il Colosseo.

Cosa ho detto?…mostruosità! In questi casi gli esempi sono il miglior viatico:

Immaginiamo di vedere l'etrusco e un vecchietto, il primo (io) viaggiare su una moto ad alta velocità, il secondo (il vecchietto) su un graziella scassata.

Il vecchietto è molto più avanti nel percorso e viaggia ad una andatura costante(1Km/h), io sono molto più indietro del vecchietto e anche io viaggio a una velocità costante(300 Km/h).

Dotiamo poi sia l'etrusco che il vecchietto di una pistola identica e costringiamo il vecchietto e l'etrusco a sparare un colpo proprio nel preciso istante in cui io raggiungo il vecchietto.

Davanti a loro a 1 Km di distanza c'è un bersaglio.

Quale proiettile arriverà prima?

Bè la risposta è abbastanza scontata

Ovviamente arriverà prima il mio proiettile in quanto alla velocità del proiettile dobbiamo sommare la mia velocità inerziale (300Km/h) per cui non ci sarà partita, vincerò io ed il vecchietto rimarrà assai deluso (tiè!).

Ora però immaginiamo la stessa gara studiata da Einstein.

La prima cosa che farebbe (visto che il fisico è un pacifista) è quella di togliere a me e al vecchietto la pistola e di fornirci una bella lampada!

Al posto del bersaglio un sensore che percepisce la luce emessa da questa lampada, tutto il resto rimarrà tale e quale per cui nel preciso istante in cui ci incroceremo dovremo accendere la lampada.

Quale fascio di luce arriverà prima?

Bè anche in questo caso la risposta è scontata, dirai tu.

Vincerò sempre io visto che la mia moto è 30 volte più veloce della vecchia graziella del vecchietto!

Invece no, sarà pari e patta!

Tutte e due i fasci di luce ecciterebbero il sensore nello stesso medesimo istante.

Come è possibile? Come può il fascio di luce del vecchietto arrivare in contemporanea al mio? Misteri della fisica moderna!

La cosa è sia fisicamente che matematicamente dimostrabile, anche in maniera piuttosto semplice.

A noi basti pensare che questo esempio è proprio la dimostrazione del fatto che la luce (la sua velocità) è una costante universale per cui a prescindere dal moto iniziale del corpo che emette il fascio luminoso questi arriverà a destinazione sempre con la velocità di 300.000 Km/s

E' come se io e il vecchietto non fossimo mai esistiti, non contiamo nulla.

Ovviamente visto e considerato che la velocità della luce rimane costante a prescindere da tutto e che la velocità è espressa come spazio diviso tempo

Velocità (m/s) = Distanza (m) / Tempo (m)

Se la velocità rimane costante devono essere le altre due grandezze a variare e cioè proprio lo spazio e il tempo.

Se due mosche fossero aggrappate una ad un fascio di luce e l'altra ad un proiettile velocissimo (ma non alla velocità della luce) il loro tempo ed il loro spazio avrebbero dei valori diversi tra loro e ancor più diversi rispetto ad una terza mosca ferma sulla terra.

Hai visto il film Interstellar? Potrebbe aiutarti a comprendere meglio la relatività!

Maggiore è la velocità di un corpo (che tende a quella della luce) e più il suo tempo rallenta e il suo spazio si dilata! (fico vero?)

C'è chi sostiene che le leggi della fisica non valgano nei buchi neri o prima del Big Bang perché in questi sistemi di riferimento limite il tempo è FERMO! (fico anche questo, no? potremmo vivere senza orologi!)

Ma torniamo a noi, sulla terra e con le leggi che conosciamo e cerchiamo un attimo di riflettere in termini filosofici sul concetto di tempo.

Cos'è il tempo?

Il tempo altro non è che la percezione che noi abbiamo dell'evolversi delle cose, dell'intervallo che intercorre tra un evento ed un'altro.

Mario mi da una pacca sulla spalla (evento1) ed io infilo il dito nel naso (evento2), tra questi due eventi che il mio cervello ha “memorizzato” intercorre un determinato lasso di tempo che sempre il mio cervello percepisce e al quale attribuisce un valore discreto.

Tutto ciò ha senso se e solo se ci dotiamo di un Hard Disk sensoriale chiamato “memoria“.

Senza questa “memoria” il tempo non avrebbe senso di esistere o meglio non esisterebbe proprio e la nostra esistenza altro non sarebbe che oblio, vuoto ed ignoto.

Totale incapacità sensoriale, assoluta assenza, in poche parole avremmo cancellato di colpo il tanto complesso e ostico concetto di tempo.

Possiamo asserire che il tempo non esiste?

Forse si, ma questa è proprio grossa!

Meglio forse approfondire con qualche interessante lettura proprio sullo spazio e sul tempo, cercando di farci aiutare da fisici e filosofi!

Conclusioni

L'argomento è a mio avviso talmente interessante e complesso che merita di essere approfondito insieme.

Perché non ne parliamo nei commenti?