Einstein scrisse che: “La teoria della relatività speciale si discosta … dalla meccanica classica non per il postulato di relatività, ma soltanto per il postulato della costanza della velocità della luce nel vuoto, dal quale, in congiunzione con il principio della relatività speciale, discendono in modo noto la relatività della simultaneità, come pure la trasformazione di Lorentz e le leggi con questa associate sul comportamento in moto dei corpi rigidi e degli orologi.” (
https://www.roma1.infn.it/exp/webmqc/A.%20Einstein%20-%20Relativita%27%20Generale-%20Estratto.pdf). Ciò che stupisce non è la costanza quando si muove l’emittente (cosa accettata da tutti), stupisce quando è l’osservatore a muoversi. Possibile che dopo tanti anni sia ancora un postulato? Oggi si legge che tale costanza è dimostrata dal GPS, ma è cosa complicata e c’è chi contesta (vedi
https://www.naturalphilosophy.org/pdf/abstracts/abstracts_1785.pdf “Relativity and GPS" di Ronald R.Hatch).
Una misura specifica invece sarebbe chiara per tutti. Ai tempi di Einstein era impensabile, oggi leggo in
https://www.inrim.it/ che gli orologi agli ioni di mercurio, grazie a un laser con impulsi di un milionesimo di miliardesimi di secondi consentono una *risoluzione* di almeno un millesimo di miliardesimo di secondo. Anche il moto del sistema solare di 370 km/s recentemente scoperto grazie all’osservazione della radiazione di fondo fa pensare che una verifica dovrebbe essere possibile: riduco i 370 km/s a 300 per avere un po’ tolleranza negli orientamenti, con una risoluzione di un millesimo di miliardesimo/s, mentre la luce percorre 3 km, avremmo 3/300.000=0,00001x1.000.000.000.000=10.000.000 tictac e se il moto dell’osservatore si componesse con c, due misure in direzioni opposte rispetto al quel movimento di 300 km/s porterebbe a (300+300):300.000=0,002x10.000.000=20.000 tictac di differenza. Si noti che i 20.000 tictac si riducono a 200 per 30 metri di distanza, quindi direi ancora osservabili e si può sperare in ulteriori progressi tecnologici visto che ora si sfrutta solo un millesimo di ciò che fornisce quel laser. Però misurare la velocità della luce in favore e in sfavore del moto di 370 km/s del sistema solare non è possibile perché è impossibile sincronizzare due orologi lontani (vedi a pag 23 di
http://www.sagredo.eu/PI-14-fismod/Pisa-2014-fismod-2.pdf ). Usare un solo orologio implica un percorso di andata e ritorno perciò l’eventuale influenza del moto del misuratore si compenserebbe. Quindi una verifica “diretta” è impossibile,
Sembrerebbe invece possibile discriminare fra la Relatività Ristretta (RR) e la Teoria dell’etere di Lorentz (TEL) tramite un mezzo meccanico, tuttavia l’ipotesi è stata giudicata irrealizzabile da un esperto perché qualunque materiale si usasse subirebbe flessioni e vibrazioni inaccettabili. Espongo il metodo nel caso si trovasse una soluzione: poniamo due orologi A e B su di un parallelo terrestre e, per non esagerare con le dimensioni del “meccanismo”, siano separati solo da 30 metri. Da A vengano spediti impulsi luminosi verso B (poniamo in senso opposto alla rotazione della Terra). La velocità di questi impulsi è indipendente dal moto dell’emittente e quindi se B per 12 ore va incontro all’impulso luminoso, se ne allontanerà per le successive 12 ore. A e B giacciono nello stesso riferimento il quale però non è strettamente inerziale perché è in rotazione (d’altra parte lo sono anche i satelliti del GPS) sembra tuttavia che non esistano forze significative che agiscano diversamente fra A e B modificandone il ritmo (la gravità dei luoghi non dovrebbe cambiare molto, anche se transita la Luna). Pertanto, secondo la RR, il ritmo di A e B non dovrebbe subire modifiche visto che un vecchio testo per licei scientifici dice che “la durata di un fenomeno VISTO in movimento risulta dilatata di un certo fattore rispetto alla durata dello stesso fenomeno VISTO in quiete” e i due orologi sono ben fermi nel prato assieme a chi li osserva. Non così nella TEL dove le velocità si compongono mentre A e B si desincronizzano perché durante 12 ore in cui l’orologio A da dietro passa a davanti si muove più velocemente della Terra rispetto all’etere, per cui il suo tempo scorre mediamente più lentamente. Nello stesso tempo l’orologio B da davanti passa a dietro, per cui si muove più lentamente della Terra, per cui il suo tempo scorre più velocemente, Facendo i conti, il tempo che si guadagna con la composizione delle due velocità lo si perde a causa della variazione di ritmo degli orologi (ringrazio Dino Bruniera che mi esibì i debiti conteggi e che trascrivo in fondo a queste considerazioni).
NB. La Teoria dell’etere sembra non essere indegna d’essere considerata, almeno a leggere
https://groups.google.com/g/free.it.scienza.fisica/c/SNgdvgKQXfQ/m/0W1TOKmgkDYJ dove un professore di fisica certamente non eretico, scriveva: “… Se poi qualcuno preferisce pensare che la propagazione delle onde EM richiede un mezzo che pervade l'intero Universo, di cui ogni parte sia immobile rispetto a tutte le altre, e che definisca perciò' un riferimento "assoluto" nel quale esso si trova a riposo, in cui tutti gli orologi sincronizzati segnano lo stesso "vero" tempo assoluto e le distanze misurate siano quelle "vere", libero di farlo. Se quest'idea lo tranquillizza, e gli permette di calcolare esattamente le stesse identiche previsioni sperimentali ottenibili tramite la RR e finora sempre confermate dalle osservazioni, che male fa?”
La ridotta distanza fra A e B mi ha fatto pensare ad un sistema “meccanico” capace di far agire all’unisono A e B per memorizzare periodicamente i valori dei loro contatori, questo senza l’invio segnali luminosi evidenziando così solo quello che fanno gli orologi. Prendo esempio dalla centrifuga che la NASA usa per simulare l’accelerazione
https://blogs.esa.int/luca-parmitano/it/2013/04/24/lets-centrifuge-some-questions/ e immagino un grosso tubo lungo 30 metri imperniato al centro, in lenta rotazione (pochi giri al minuto), le cui estremità eccitino A e B affinché memorizzino contemporaneamente il valore del loro contatore. Non occorre sincronizzare A e B anzi possono benissimo avere ritmo diverso .Se i due sensori non fossero proprio esattamente sul diametro si vedrebbero oscillazioni costanti ogni mezzo giro, quindi identificabili e facili da regolare. Anche le variazioni di lunghezza del tubo potrebbero non disturbare. Resta il problema delle flessioni e delle vibrazioni: l’esperto mi dice che persino un rumore potrebbe disturbare troppo (mi domando allora se basterebbe usare un disco invece di un tubo, certo costerebbe parecchio). Supponiamo d’aver superato il problema. Si registrino i contatori ogni ora per diversi giorni: se non si vedono variazioni negli incrementi di tictac (distintamente in A e in B perché possono anche aver diverso ritmo) allora la RR ha ragione e non ci sono disturbi a rompere le scatole, neanche quelli dovuti alla Luna e alle altre forze che rendono il riferimento non strettamente inerziale. Se invece si vede che tutti i giorni c'è un disallineamento crescente fra A e B per 12 ore riassorbito nelle successive 12 ore, allora ha ragione la TEL. Se poi si vedessero variazioni di tipo diverso bisognerebbe ragionarci sopra e io credo che sarebbe d'aiuto fare test con l'asse A----B orientato sul meridiano: in questo modo, escludendo lo sfasamento nella rotazione di A e B, si dovrebbero evidenziare, per confronto, gli eventuali effetti dovuti allo sfasamento stesso.
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Con gli stessi A e B ugualmente collocati sarebbe poi possibile fare una verifica “indiretta” one-way” ma sarebbe un test complesso e molto costoso (opinione dell’esperto precedentemente citato). A pag 22 di
http://www.sagredo.eu/PI-14-fismod/Pisa-2014-fismod-2.pdf leggo che è possibile verificare se due orologi lontani hanno lo stesso ritmo (inviando due segnali distanziati da un orologio all’altro e verificando se i due intervalli sono uguali per i due orologi). Aggiungo che se il loro “ritmo” non fosse uguale, dovrebbe essere possibile regolarli, magari cambiando l’altezza da terra di uno dei due perché questo ne modifica il ritmo. Si tratterrebbe di una misura di sola andata che non misura la velocità della luce, mostrerebbe solo l’eventuale effetto dovuto al moto a favore e a sfavore del moto di 370km/s.
1- Quando A e B si allineano il più possibile col moto di 370 km/s si mandi un impulso da A verso B che azzeri i loro contatori di oscillazioni. Si noti che B si sta muovendo rispetto all'impulso in arrivo per una parte significativa dei 370 (in funzione della precisione dell’allineamento).
2- Da quel momento, se mantengono lo stesso ritmo, A e B viaggeranno separati del tempo di volo.
3- Dopo 12 ore B si starà muovendo in direzione opposta rispetto alla precedente. Si mandi un impulso sempre da A verso B che faccia memorizzare il valore dei due contatori, valori che si andranno poi a leggere con calma. Rispetto ad A, B si è incrementato del nuovo tempo di volo.
Se si temesse che la contrazione dei regoli di cui parla la RR potesse disturbare, si potrebbero collocare A e B a cavallo di un polo terrestre in modo che il regolo A----B si limiti a ruotare, ma non sembra necessario perché nelle due misure distanziate di 12 ore, il moto, anche se opposto, è sempre uguale. (la lunghezza di un'asta in movimento, parallela alla direzione del moto, risulta contratta di un certo fattore rispetto alla stessa asta misurata inquiete – sempre dal testo scolastico )
Se i contatori di A e B saranno uguali allora bisognerà ammettere che il moto dell’osservatore è irrilevante (anche se io continuerei a non riuscirei a spiegarmi fisicamente come ciò possa avvenire).
Aggiungo che due contatori potrebbero non essere uguali disobbedendo tanto alla RR che alla TEL. Potrebbero invece corrispondere a quello che umanamente ci si aspetterebbe dal moto dell’osservatore (cioè la somma c+-v e quindi un’oscillazione molto forte nelle 24 ore) oppure le cose più strane quindi: perché non provare? Si buttano tanti soldi in ricerche che non producono risultati!. Amada Gefter in “Due intrusi nel mondo di Einstein” scrive: “E’ facile non rendersi conto di quanto sia pazzesca un’affermazione che lo è veramente … Perché la luce viaggi sempre alla stessa velocità a prescindere da quanto velocemente si muova un osservatore … lo spazio e il tempo stessi devono cambiare da osservatore ad osservatore …” ma in questo caso, secondo la RR, allo spazio e al tempo, non succede proprio nulla. A conferma un esperto (Paolo Russo) mi scrisse:: “ … non solo un'asta in moto si contrae, ma gli orologi alle due estremità non segnano la stesa ora, anche se la segnano nel riferimento solidale con l'asta” (ovviamente a parte la presenza di forze di disturbo, perché il riferimento non è strettamente inerziale). Quindi in questo caso lo stupore di Amanda dovrebbe essere doppio.
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PS. Ecco il conteggio fornitomi da Dino Bruniera (ho un po’ riassunto la parte descrittiva):
… durante le 12 ore nelle quali l’asse A---B si muoverà rispetto all’etere in modo tale che A e B posti alle estremità invertano le loro posizioni rispetto all’etere, essi si desincronizzano della stessa differenza di tempo che risulta tra i tempi di volo dei due lanci dei segnali.
1. Calcolo della differenza tra i tempi di volo. (ipotizzando che c non sia costante)
(3 km / (c - 300 km/s)) - (3 km / (c + 300 km/s)) = 0,000.000.02 secondi (corrisponde ai 20.000 tictac da me prima calcolati supponendo una frequenza del picosecondo).
2. Calcolo della desincronizzazione degli orologi A e B posti alle estremità di 3 kilometri durante 12 ore in cui l’orologio A da dietro passa a davanti, quindi mediamente si muove più velocemente della Terra rispetto all’etere, per cui il suo tempo scorre mediamente più lentamente. Nello stesso tempo l’orologio B da davanti passa a dietro, per cui si muove più lentamente della Terra, per cui il suo tempo scorre più velocemente, naturalmente sempre mediamente. Comunque il confronto lo faccio senza tener conto della Terra, per non complicare i conti.
Calcolo la velocità degli orologi rispetto alla Terra, durante le 12 ore (12 x 60 x 60) 43.200 secondi.
(3.000 m / 43.200 s) = 0,069.444.4 metri al secondo. Quindi le velocità diventano:
(300.000 - 0,069.444.4) = 299.999,930.555.6
(300.000 + 0,069.444.4) = 300.000,069.444.4
Calcolo la differenza dei tempi applicando le formule di Lorentz sulla dilatazione dei tempi in funzione della velocità rispetto all’etere. (43.200 s * sqrt(1 - 299.999,9305556^2/300.000.000^2)) –
(43.200 s * sqrt(1 - 300.000,069.444.4^2)/(300.000.000^2) = 0,000.000.02 secondi (come sopra)