Il 10/06/2016 17:12, Sergio Rossi ha scritto:
> Si, conosco i diagrammi di Minkowski.
Allora, questo e', piu' o meno, quello che hai descritto, nel
riferimento K in cui inizialmente le astronavi A e B erano a riposo:
<
http://www.terra32.it/trusso/SergioRossi/DueAstronavi.png>
Le due navi inizialmente distano 6 (minuti-luce, ore-luce, mesi-luce,
fai tu) e, allo stesso istante 0, accendono i razzi con lo stesso
programma (in funzione del tempo proprio segnato dai loro orologi) in
direzione opposta. Entrambe spengono i razzi a t=5 (minuti, ore o mesi).
E' intuitivo, ma va dimostrato, che nelle ipotesi fatte le linee orarie
delle due navi risultano simmetriche rispetto alla retta x=3.
Cominciamo coll'ipotizzare che le due curve siano simmetriche. Per ogni
tratto infinitesimo delle due curve compreso fra le rette orizzontali t
e t+dt, il tempo proprio segnato dall'orologio dell'astronave A aumenta
di dtauA, con
dtauA^2 = dt^2-dxA^2
e quello dell'astronave B di dtauB, con
dtauB^2 = dt^2-dxB^2 = dt^2-(-dxA)^2 = dtauA^2.
Integrando, se alla partenza segnavano entrambi zero, gli orologi di A e
di B segnano lo stesso tempo proprio (<t) ad ogni istante t di K.
A ogni tratto infinitesimo fra t e t+dt di due qualsiasi curve
simmetriche corrisponde un medesimo programma (di durata infinitesima)
di accensione dei razzi, in funzione del tempo proprio, che lo genera.
Ne segue che qualsiasi programma di accensione in funzione del tempo
proprio, replicato eguale sulle due astronavi, generera' due curve
orarie che si manterranno sempre simmetriche.
- o -
Nel tratto superiore delle curve (t>5) le navi procedono per inerzia a
motori spenti, e le loro linee orarie diventano rette di pendenza 1/u e
-1/u, e il rapporto fra i dtau e dt diventa costante:
dtau/dt = sqrt(dt^2-dx^2)/dt = sqrt(1-u^2) = 1/gamma(A o B,K)
I segmenti blu E-R ed R-A sono linee-luce che rappresentano il test di
sincronizzazione che ho descritto, dove E e' l'invio della domanda di A
a B "che ora fai", R l'invio della risposta, A l'arrivo della risposta
alla nave A.
(Alternativamente, E puo' essere l'emissione, da parte di A, di un
impulso radar, R la riflessione ed A l'arrivo del segnale di ritorno
all'apparato; Se B emette in continuazione un segnale orario, il
segmento R-A e' anche la linea oraria del segnale orario che porta in A
l'ora che l'orologio di B segnava in R. Da questo si vede chiaramente
che il test di sincronizzazione e l'insieme "misura radar + segnale
orario" sono equivalenti.)
All'arrivo della risposta "faccio le ore...", A calcola che al momento
della trasmissione B distava da lei (tauA(A)-tauA(E))/2; per dire che
era sincronizzato, il messaggio di B dovrebbe contenere il tauA
dell'evento medio del segmento E-A, cioe' il tauA corrispondente
all'istante, in K, t=7 (all'incirca).
Ma, in K, R avviene all'istante t=7,85 (circa), e quindi il tauB che B
invia e' il tauA corrispondente a t=7,85, superiore a quello atteso.
Quindi A deve concludere che l'orologio di B e' in anticipo sul suo.
(E, ovviamente, se il test venisse iniziato da B, sarebbe B a dover
concludere che l'orologio di A e' in anticipo sul suo.)
Se, dopo il primo test, A ne inizia un altro (triangolino blu-rosso
superiore), riscontra nuovamente un anticipo, ma inferiore a quello
precedente: lo si vede immediatamente dalla grafica. All'incontro, i due
orologi segnano la stessa ora. Ripetendo il test dopo l'incontro (a
t>10), gli anticipi decrescenti diventano ritardi crescenti (i
triangolini risultano ribaltati).
- o -
I comandi gnuplot con cui ho generato il grafico (brutti e sporchi, ma
non avevo tempo di far meglio):
g(x,x0) = ((x0-x)<1) ? 5*sqrt(x0-x) :5*( sqrt(1)-0.5*(x-x0+1))
f(x,x0) = ((x-x0)<1) ? 5*sqrt(x-x0) :5*( sqrt(1)+0.5*(x-x0-1))
set samples 10000
set size ratio 11.2/6.4
set xrange [-.2:6.2]
set yrange [-.2:11]
set label "E" at first 1.1, first 4.8
set label "R" at first 3.8, first 7.5
set label "A" at first 2.6, first 8.8
set label "ship A" at first 0.1, first 0
set label "ship B" at first 5.4, first 0
plot f(x,0) title "",g(x,6) title "", \
x>1 ? 5+(x-1) : 1/0 lt rgb "blue" title "" , \
x < 3.8573 ? 7.857-(x-3.8573) : 1/0 lt rgb "blue" title "", \
x > 2.632 ? 9.082+(x-2.632) : 1/0 lt rgb "blue" title "", \
x < 3.156 ? 9.608-(x-3.156) : 1/0 lt rgb "blue" title ""