cianfa72 <
pietrin...@gmail.com> ha scritto:
> Ciao a tutti,
>
>
> sono un semplice appassionato di matematica/fisica (quando trovo il
tempo...) ed ultimamemente leggevo le dispense di V. Moretti disponibili
online dal titolo "FISICA MATEMATICA I: Elementi di Meccanica Razionale,
Meccanica Analitica e Teoria della Stabilit�"
>
> Ora avevo un dubbio sulla sezione 3 (Dinamica del punto e dei sistemi
di punti materiali) in riferimento alla osservazione 3.1
>
>
> Mi sembra di aver capito che utilizzando le trasformazioni di galileo
per passare da un rif. ad un altro e in coordinate cartesiane ortonormali
solidali siamo in grado di assegnare una struttura affine allo
spaziotempo (inteso come variet� differenziabile e fibrata allo stesso
tempo)
>
>
Ecco, giusto, infatti quando un bambino si trova sul treno e cammina sul
treno, rispetto alla mamma che si trova sul treno, il bambino ha una
velocit� v_1, mentre rispetto al pap� che rimane in stazione ecco che
avremo una velocit� del bambino v + v_1 dove v = velocit� del treno.
Ora per� dobbiamo tenere conto della DIREZIONE del moto sia del treno che
del bambino.
Infatti la velocit� � una grandezza vettoriale, cio� bisogna considerare
la direzione e il verso e non solo l'intensit�.
Questo significa che se il bambino si muove in verso opposto a quello del
moto del treno ecco che bisogner� sottrarre.
Se poi il bambino cambia direzione di marcia, ecco che nel mentre il
treno prosegue sui binari � come se il bambino uscisse dai binari: nel
caso di un treno largo decine di metri.
Quindi rispetto a padre ecco che il bambino CURVA, si muove di moto
curvilineo mentre rispetto alla madre il bambino continua a muoversi di
moto rettilineo.
Per ottenere questa combinazione di moti ecco che si va a usare le
trasformazioni di Galileo che sono grandezze VETTORIALI.
Ora, noi quando trattiamo i vettori li inseriamo in una struttura
matematica (una struttura matematica � un insieme di regole: come quelle
della geometria euclidea per es: assiomi, definizioni ecc) e questa
struttura che parla dei vettori la chiamiamo spazio lineare o anche
spazio vettoriale.
Qui il discorso matematico sarebbe pi� lungo perch� gli elementi di uno
spazio lineare non � detto che debbano essere per forza i vettori.
Ma nel nostro caso pensiamo esattamente ai vettori.
I vettori infatti, di questo spazio lineare, li intendiamo secondo il
concetto di equipollenza, cio� se io disegno un vettore in questo piano e
poi ne vado a disegnare un altro nelle vicinanze ma di medesima
direzione, verso e intensit� ecco che in pratica si tratta DELLO STESSO
vettore.
Quindi in questo caso non considero il punto di applicazione del vettore.
Come a dire che se anche varia il punto di applicazione ma ha stesso
verso, direzione e intensit� ecco che lo considero come medesimo vettore.
Ora, attenzione, questo in termini di coordinate significa che se io do
ad esempio la coordinata del piano A = (1;1) sto indicando un vettore che
ha la coda (il punto di applicazione) nell'origine e la punta in A.
Se in questo sistema di vettori tu mi dovessi chiedere di denotare un
vettore con la coda in un punto che non sia l'origine, ecco che io NON
potrei farlo. Cio� lo spazio vettoriale parla UNICAMENTE di vettori con
la coda SEMPRE nell'origine.
La cosa � PER DEFINIIZONE proprio:)
Ma in fisica noi dobbiamo tenere presente il punto di applicazione.
Quindi ecco che dobbiamo dare sia la coordinata dove c'� la coda che la
coordinata dove c'� la punta.
Quindi si tratta di un DIVERSO spazio lineare (vettoriale) ed � proprio
questo genere di struttura che diventa la struttura AFFINE.
La struttura AFFINE si chiama cos�, cio� affine, perch� prende dalle
trasformazioni affini. Una trasformazione affine conserva SEMPRE il
PARALLELISMO.
Quindi, se parliamo di una struttura affine, dobbiamo aspettarci che ci
sia qualcosa sul PARALLELISMO che va a conservarsi.
Nel nostro caso c'� il concetto di equipollenza, cio� nel caso dello
spazio vettoriale (spazio lineare).
Ma in realt� NON � questo il vero motivo per cui noi abbiamo chiamato
quella struttura, appunto, struttura affine.
Nel nostro caso, paradossalmente, NON ci interessa alcun discorso sul
parallelismo.
E cosa ci interessa?
Ebbene, ci interessa il fatto che questa struttura affine NON abbia
alcuna METRICA, cio� non sia uno spazio metrico.
La geometria euclidea ha la metrica, la geometria affine NON ha alcuna
metrica. La geometria affine � pi� generale perch� non ha alcuna metrica,
quindi posso sempre aggiungere un assioma nuovo che definisce questa
metrica.
Il vantaggio in fisica matematica sta nel fatto che io parto dalla
struttura affine (senza metrica) e poi parlo delle trasformazioni di
Galileo, poi delle trasformazioni di Lorentz ecc, poi di volta in volta
STABILISCO la metrica che mi interessa.
Quindi, la struttura affine � la MEDESIMA sia quando faccio la meccanica
classica che la meccanica analitica che la meccanica relativistica. Ma
nel caso della meccanica relativistica posso CAMBIARE la metrica, e usare
per es la metrica di Minkowski prendendo in considerazione la struttura
di spazio tempo.
Attenzioen che qui la struttura spazio tempo NON � un fatto fisico ma un
modello matematico. Lo spazio fisico � cos� come lo vediamo normalmente:)
Mi rendo perfettamente conto di avere fatto un riassunto rapido e non
facile da capire subito, ma siccome tu dici di essere uno che ha letto
per passione e senza la necessaria conoscenza propedeutica, mi sembrava
giusto darti qualche cenno.
Se vuoi posso spiegarti altro al riguardo entrando in maggiori dettagli:)
Ora con questa premessa andiamo a vedere quello che hai detto di seguito:
>
> Ora non mi � chiaro dove entra in gioco la richiesta che la classe di
sistemi di riferimento sia INERZIALE !
>
>
Quella di Moretti, come altre dello stesso genere sono costruzioni
assiomatiche della meccanica.
Quello che si cerca di fare � di rendere l'approccio generale.
Per es si definiscono degli enti e a partire da questi enti si pu�
ottenere la meccanica di Newton e Eulero.
POi aggiungendo altre definizioni, assiomi, ecco che ricavi la meccanica
di Lagrange, poi quella di Hamilton e poi la Relativit� ristretta e
magari aggiungendo altro si ricava la relativit� generale.
E' chiaro lo scopo di queste costruzioni assiomatiche qual �?
E' quello di PARTIRE utilizzando definizioni e assiomi e poi per si
AGGIUNGONO altre definizioni e assiomi e si derivano le altre meccanica.
Ed � ESATTAMENTE per questo motivo che si parla di struttura affine cio�
una struttura CHE NON POSSIEDE alcuna metrica PER DEFINIZIONE.
Quindi, quella stessa struttura affine (il discorso sui vettori) che
serve per la meccanica di Newton ecco che subito dopo ti torna utile
anche per la relativit� di Einstein, la meccanica relativistica ha
bisogno di una metrica diversa infatti e quindi uno parte dalla medesima
struttura affine, aggiunge assiomi sulla metrica ed ecco ricavata la RR.
Ora, in costruzioni del genere ci possono essere lacune, punti deboli, e
questo per� � compito della logica matematica scoprirlo, come per i
teoremi di Goedel.
Ma qui il discorso sui sistemi formali diventa ora davvero ampio e non
vorrei iniziarlo con te che magari non ne avrai mai sentito parlare:)
Ma noto che a leggere ci sono dei veri e propri amici intenditori, come
il professore Elio Fabri, ma anche il caro Davide Pioggia che con Omega e
altri spesso si sono dilettati con la logica matematica sul ng di
filosofia:)
Quindi, questo argomento magari lo approfondiranno loro, potrebbe
interessare loro.
>
>
> In altre parole: non � sufficiente considerare una qualsiasi classe di
>sistemi di riferimento in moto rettilineo ed uniforme tra loro per
>assegnare allo spaziotempo una struttura affine ?
>
Dopo tutta quella premessa matematica e di logica matematica finalmente
vediamo il contenuto del sistema formale:) Un contenuto che � un MODELLO
di fenomeno naturale.
La struttura affine � molto generale, NON c'entra il parallelismo, quindi
� inutile insistere sul moto traslatorio ecc ecc. Qui c'� una CONFUSIONE
che � dovuta alla tradizione.
Quando il fisicomatematico parla di struttura affine in questo ambito,
intende una struttura SENZA METRICA.
Quindi, si parte dalla struttura affine che � servita per la meccanica
newtoniana, si aggiunge la metrica di Minkowski e altro ed ecco che si fa
meccanica relativistica.
Il tipo di moto, le traslazioni, non c'entrano nulla. Per� � lecito, come
spiegato, crearsi questa confusione:)
>
>(per cui nel passaggio tra riferimenti di questa classe in coordinate
>cartesiane ortonormali solidali le coordinate di p - q si trasformano
>secondo una trasf. affine ?)
>
> Grazie.
>
Spero di essere stato chiaro:)
Cmq, se vuoi chiarimenti ulteriori io sono qui:)
Ciao:)
--
Giovanni Bianchi