Curiosità sulla relatività

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Siamo in estate e passeggiando con il cane la sera mi vengono queste fulminazioni.
Parliamo di relatività.

Supponiamo un universo ideale dove ci sono SOLO una stella ed un asteroide. Entrambi gli astri partono da una condizione di quiete assoluta, quindi velocità 0 in tutti i sensi. supponimao anche che l’attrazione gravitazionale della stella abbia già raggiunto l’asteroide che si trova ad una distanza quasi incommensurabile. Per quanto debole possa essere la gravità, l’asteroide inizierà a muoversi verso la stella e viceversa, ovviamente l’asteroide a velocità più elevata.
L’asteroide eccelera e prima o poi, in linea teorica e con la distanza sufficiente, raggiungerà la velocità della luce. Ma questo per la teoria della relatività è impossibile. Quindi? Che succederà all’asteroide?
Se ho capito “come uno grande”, l’asteroide accelera fino a passare nel campo delle velocità relativistiche, quindi la sua massa aumenta e si raggiungerà un compromesso per cui smetterà di accelerare, ma poichè la gravità continua a fornirgli energia il nostro sasso volante si riscalderà fino a diventare incandescente. Poi la materia passerà allo stato di plasma ed a questo punto si trasformerà in un lampo diretto verso la stella.
Perdonatemi, l’ho raccontato in termini molto volgari e poco professionali, ma ho capito bene?

Se avessi una ruota gigantesca calettata ad un motore, dimensionata perché anche a fronte di una spinta del motore assolutamente minima, un punto che si trova alla masima distanza, messo in movimento, dovrebbe muoversi con una velocità tangenziale prossima a quella della luce, ebbene, il mio disco non si muoverebbe perché la sua massa “virtuale” aumenta in base alla distanza dal centro, tanto che ai bordi del disco sarebbe prossima all’infinito. In una situaziione quasi reale, insistendo ad azionare il motore, che supponiamo di grandissima potenza, nel disco agirebbero degli sforzi dinamici che potrebbero farlo a pezzi.
Ho capito bene?

Tornando ai due astri. Mentre si avvicinano la loro velocità relativa potrebbe superare quella della luce. Se ci fossero degli osservatori sui due astri vedrebbero l’altro astro avvicinarsi con qualche particolarità o solo l’analisi spettroscopica della luce molto spostata verso il blu sarebbe l’unico effetto visibile rilevabile?

Non ditemi che mentre porto a passeggio il cane potrei pensare ad altro… :slight_smile:

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Non te lo dico, ma lo penso. :stuck_out_tongue_winking_eye:

Per quanto riguarda il tuo quesito non ti posso aiutare. Sono cose troppo astratte per i miei gusti.

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…il punto è proprio questo…perchè un corpo raggiunga la velocità della luce, essendo soggetto ad una accelerazione finita (quella gravitazionale), occorre un tempo infinito, quindi…nè “prima” nè “poi”…

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Quindi, come dicevo sopra, ad un certo punto smetterà di accelerare, ma il continuo afflusso di energia si trasforma in massa virtuale?

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…smette di accelerare quando impatta con la stella.Se per assurdo tu avessi abbastanza spazio da far arrivare il meteorite ad una velocità prossima a quella della luce gli incrementi sarebbero per “infinitesimi”…sempre più piccoli…all’infinito…
Per un osservatore su un altro sistema di riferimento il meteorite acquisterebbe massa tendente all’infinito. Per un osservatore sopra al meteorite non cambierebbe nulla…

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:slight_smile: Infatti io suppongo d’avere un intero universo a disposizione, quanto basta perchè in linea teorica l’asteroide dovrebbe impattare alla velocità della luce e anche di più. Ma questo è il punto, dal momento che non lo può fare, la sua velocità, a causa dell’aumento di massa, dovrebbe smettere di aumentare. Però la stella continua a fornirgli energia tramite la gravità. Per questo ipotizzavo un suo aumento di temperatura fino all’incandescenza ed anche allo stato di plasma. E non ho fatto i conti con la “pressione” del vento solare, che interferirebbe con il materiale ionizzato. Il nostro asteroide diventerebbe una sorta di cometa che per l’eccesso di calore potrebbe esplodere…

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…il fatto che l’universo sia in espansione (ed assodata l’esistenza della sua nascita col big bang) ci dice che l’universo infinito non è, mentre tu è proprio di grandezze infinite che avresti bisogno. Per portare il tuo asteroide alla velocità della luce hai bisogno di energia infinita e per avere energia infinita dovresti avere o tempo infinito oppure accelerazione infinita. Vuoi creare i presupposti per un paradosso, ma i presupposti che poni sono essi stessi paradossali. La massa del tuo asteroide non potrà mai smettere di aumentare perchè l’equazioni di Einstein che calcola la massa di un corpo in un sistema di riferimento non inerziale ci dice che se il tuo asteroide per assurdo raggiungesse c si avrebbe una divisione per 0 (tralasciamo il fatto che nel calcolo infinitesimale lo 0 non è mai davvero 0) cioè: massa osservata = massa accelerata/0 = massa infinita.

Non capisco come faccia il tuo asteroide a diventare incandescente. Nello spazio ci sono pochissimi atomi…quindi non ci sono attriti…anche se a velocità prossime a c…boh. Siamo in un territorio un pò…ostico :stuck_out_tongue_winking_eye:

Comunque queste riflessioni affascinano anche me. E’ bello vedere come il mondo percepito dai nostri sensi si scontra con una Realtà come ci viene proposta dai matematici e dai fisici. Ci sarebbe da chiedersi se la struttura matematica che sembra emergere dal “mondo” sia qualcosa di intrinseco al mondo o se siamo noi che infiliamo la matematica a “martellate” nella “realtà”. Quando ho iniziato a studiare credevo la prima…adesso sarei più propenso per la seconda… :smile:

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Infatti io all’inizio ho specificato in quale tipo di universo “ideale” intendo effettuare la prova. Nel nostro è impossibile.
L’idea dell’incandescenzea non deriva dall’attrito, ma dall’energia stessa di cui viene investito l’asteroide. Forse aumentando la massa a dismisura l’energia viene assorbita e dispersa, quindi il mio asteroide finirebbe per schiantarsi contro la stella sostanzialmente integro (lasciamo perdere la radiazione prodotta dalla stella). Ma a questo punto sorge un altra domanda. Il mio asteroide impatterebbe la stella con una massa enorme, potrebbe essere quindi pari a quella della stella? Se accresce il valore della sua massa per la velocità, non aumenterebbe anche la sua attrazione gravitazionale fino a diventare pari e se non superiore a quella della stella? Tanto che ora sarebbe la stella a muoversi verso l’asteroide e non viceversa?
Al momento dell’impatto la velocità si azzera: il brusco ritorno alla normalità cosa comporta per il nuovo astro?
E infine, la materia che cade in un buco nero emette raggi x, anche il mio asteroide lo farebbe oppure dovrebbe prima orbitare attorno alla stella, mentre cadendoci direttamente non li emette?

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Per la parte matematica non sò che dirti, però funziona. Io sono convinto che vi è ancora dell’altro da scoprire in campo scientifico ma anche matematico, cosa sia non lo sò, ma non credo che siamo arrivati al culmine della conoscenza.

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…sono d’accordo con te. Siamo ben lontani dall’aver capito tutto…nè credo che sia possibile, e l’evoluzione della fisica delle particelle ce lo insegna.Con l’LHC possiamo raggiungere energie di impatto enormi…ma l’unico limite al raggiungimento di energie sempre maggiori è solo tecnologico. Magari con energie maggiori di uno o due ordini di grandezza ad LHC potremmo entrare in un regno ancora sconosciuto sia ai fisici che ai matematici.

Per tornare al tuo caso, l’energia gravitazionale del meteorite si esprime come energia cinetica non come calore. L’energia gravitazionale si trasforma in calore quando innesca fenomeni attritivi come nel caso di Europa (dove si sospetta la presenza di acqua allo stato liquido grazie al calore generato dai moti mareali indotti da giove). Quindi…beh…un impatto fra un oggetto di massa quasi infinita ad una velocità quasi-luce…non credo rimarrebbe granchè dei due corpi e la rottura degli atomi stessi produrrebbe radiazioni di ogni genere…

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Scusate se riesumo questa discussione estiva.

Volevo solo dire che, secondo la relatività ristretta che avete citato, l’asteroide non potrà mai andare alla velocità della luce, infatti è dotato di massa. Solo le particelle prive di massa vanno alla velocità della luce, come ad esempio i fotoni o gli ipotetici gravitoni.

In LHC i protoni sono parecchio accellerati, però in relatività succede che l’aumento della velocità non è lineare, quindi non tende all’infinito, bensì tende asintoticamente a c. Certamente una particella “spinta” da 3,5 TeV ci va moooooooolto vicino, la sua velocità sarà pari a 9,999…c, ma non c (per c intendo la velocità della luce nel vuoto).

Inoltre, sempre secondo la relatività, se esistessero particelle superluminari, come i tachioni, essi sarebbero vincolati ad andare sempre più veloce della luce, in tal caso c diventerebbe quasi la loro velocità minima, che comunque non potrebbero mai raggiungere.

Riguardo alla matematica il discorso è molto affascinante, più la fisica teorica avanza e più si avvicina alla matematica pura. Anche Galilei notava che si può ammirare la natura, l’universo, ma per comprenderlo sul serio bisognava parlare il suo stesso linguaggio, che anche lui identificava col linguaggio matematico.

Spero di esservi stata utile per chiarire almeno qualcuno dei tanti concetti che avete tirato fuori.

Se avete altre domande precise inerenti, sarò lieta di rispondervi (per quel che ne so!) :slight_smile:

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Dissero la stessa cosa dell’inizio dei tempi… non riuscendo a spiegarlo… lo chiamarono Big Bang :sunglasses: … Poi tutti si immaginarono una grande bomba da cui è nato il mondo :stuck_out_tongue_winking_eye: Ma la grande bomba all’interno di cosa è esplosa? All’interno di se stessa :ok_hand:

Bella la fisica teorica… per questo amo quella applicata :roll_eyes: . L’asteroide si avvicina alla stella… a un certo punto la massa relativistica aumenta a dismisura… è l’accelerazione non conta più. Ma visto l’aumento di massa… l’attrazione tra i due corpi non dovrebbe aumentare? :disappointed: Chissà se l’asteroide non inizia a ruotare intorno alla stella… :sunglasses: