Tesina sulla Relatività del tempo

I NDICE:

 Introduzione……………………………………………………………..pag. 3

 La nascita del tempo: il Big Bang………………………………….…...pag. 4

 Il tempo nella fisica: l’intensità della corrente elettrica…………… pag. 5-6

 Le derivate e la loro applicazione alla fisica…………………………pag. 7-8

 La concezione del tempo di Agostino…………………………………. pag. 9

 Il tempo “misto” nel “La coscienza di Zeno” di Italo Svevo………...pag. 10

 James Joyce’s perception of time in Dubliners………………….. pag. 11-12

 La concezione del tempo di Kant e Nietzsche…………………….pag. 13-14

 La periodizzazione della storia contemporanea:

Novecento: il secolo breve……………………………………………...pag. 15

 “La persistenza della memoria” di Salvador Dalì…….……………. pag.16

 Bibliografia……………………………………………..………………pag. 17 2

INTRODUZIONE

Ho voluto basare il mio elaborato su un

argomento che è da sempre al centro di

riflessioni filosofiche e scientifiche: il tempo.

Da un punto di vista scientifico, ha senso iniziare

a parlare propriamente di "tempo" solo a partire

dalla nascita dell’Universo, ovvero da ciò che è

più largamente conosciuto come "Big Bang”.

Nel corso della storia il modo di concepire il

tempo è mutato radicalmente. Oggi siamo

abituati a pensare il tempo come lineare, ma non

per tutti i popoli è stato così. La concezione del

tempo lineare fu introdotta dalla Bibbia, nella

quale si descrive un tempo che procede a senso

unico e lo svolgimento storico dell’umanità

diventa quindi irreversibile, senza possibilità di

ritorno.

La percezione del "tempo" è la presa di coscienza

che la realtà di cui siamo parte si è materialmente

modificata. A volte percepiamo il passare del tempo come più rapido ("il tempo vola"), perché la

durata ci appare inferiore a quanto è in realtà; al contrario ci accade anche di percepire il passare del

tempo come più lento ("non finisce mai"). Il primo caso viene associato a situazioni piacevoli, o di

grande occupazione, mentre il secondo si applica a situazioni meno interessanti o di attesa (noia).

Di fronte alla relatività del modo di percepire il tempo, ci rassicuriamo guardando le lancette dei

nostri orologi correre sicure, sempre con lo stesso ritmo e, magari ci culliamo nell’idea che dal

punto di vista scientifico il tempo sia uguale per tutti, ovunque.

Ma con l'avvento della teoria della relatività di Einstein venne meno il concetto, fino al 1900 dato

per scontato, di tempo assoluto, cioè di un tempo che scorre immutabile e indifferente, identico in

tutti i sistemi di riferimento. Un esempio lampante delle conseguenze delle scoperte di Einstein è il

paradosso dei due gemelli: uno dei due parte su un’astronave che viaggia ad una velocità prossima

alla velocità della luce, mentre l’altro rimane sulla Terra. Al ritorno, il gemello rimasto a Terra

risulterà più vecchio del gemello astronauta. Con questo esempio si è riusciti finalmente a

dimostrare scientificamente la relatività del tempo.

Partendo dalla nascita del tempo e dalla creazione dell’universo, ho cercato di fornire una

definizione fisica e matematica di tempo attraverso l’intensità della corrente elettrica.

Ho voluto fare, poi, un excursus sulle varie concezioni del tempo di alcuni filosofi come Agostino,

Kant, e Nietzsche che nelle loro opere hanno cercato di fornire una definizione originale di tempo.

Infine ho voluto analizzare la percezione del tempo di Joyce, attraverso uno dei suoi racconti di

“Dubliners”, e di Svevo che ne “La coscienza di Zeno” utilizzò la tecnica del “tempo misto” per

narrare gli eventi del romanzo. Ho concluso con l’opera di Dalì: “La persistenza della memoria”

che venne ispirata dalla teoria di Einstein sulla relatività del tempo e che fa riconsiderare

all’osservatore la dimensione del tempo e della memoria. 3

LA NASCITA DEL TEMPO: IL BIG BANG

Un millesimo di miliardesimo

di secondo. Questo il tempo

necessario perché dal nulla

prendesse forma l'universo

primordiale, fatto di energia,

particelle di materia e quattro

tipi di forza a governarne le

interazioni. Secondo l’ipotesi

cosmologica più accreditata,

l’Universo è nato 15-20

miliardi di anni fa da una

grande esplosione, chiamata

Big Bang. I cosmologi sono

riusciti a ricostruire in modo

abbastanza attendibile, per via

teorica, la storia dell’Universo a

-43

partire da 10 s dopo il tempo

zero, cioè il momento in cui si è originato l’Universo. Durante l’era di Plank, cioè nell’intervallo tra

-43

il tempo zero e 10 s, l’Universo era in uno stato di singolarità, cioè in uno stato in cui materia ed

energia erano condensate in modo da costruire un sistema che non può essere descritto con le leggi

fisiche e per il quale è impossibile parlare di spazio e tempo.

Questa teoria dell’universo inflazionario fu sviluppata alla fine del XX secolo ed è molto piu

accreditata della teoria dell’universo stazionario. Subito dopo la sua nascita, secondo il modello

inflazionario, l’universo sarebbe passato attraverso una brevissima fase durante la quale le forze

fondamentali si sarebbero comportate in modo diverso rispetto a oggi. Si sarebbe verificata, di

-32

conseguenza, una violentissima espansione che, nel giro di 10 s, avrebbe fatto aumentare il

volume dell’universo di miliardi e miliardi di volte (inflazione), mentre la temperatura sarebbe

scesa rapidamente. Al termine della fase di inflazione, mentre si sarebbe liberata una gran quantità

di calore, la “sfera di fuoco” avrebbe ripreso a espandersi con un ritmo più lento. Nei primissimi

istanti l’energia cominciò a condensarsi prima in particelle elementari (quark ed elettroni), poi in

particelle maggiori (protoni e neutroni), finchè dopo i primi 3 minuti, quando la temperatura scese a

9

10 K , si formarono i primi nuclei atomici (idrogeno ed elio).

Dopo circa 400 milioni di anni l’universo assunse condizioni fisiche più familiari e iniziarono a

formarsi enormi galassie formate da miliardi di stelle in continua evoluzione.

E’ difficile immaginare come il tempo possa essere nato dal Big Bang. Infatti questo implica che

non ci fosse tempo prima del Big Bang, ma, senza tempo, come è possibile che qualcosa abbia

causato l’esplosione? Tutto doveva essere come “congelato”, dato che è il tempo a causare

mutazioni. Non ci sono risposte definitive, ma, secondo gli scienziati, nello stato di singolarità il

tempo non avrebbe senso. Tuttavia, ci sono alcune teorie sull’Universo che suggeriscono che ci sia

stato in realtà un tempo anche prima del Big Bang. Un importante studio per capire di più

sull’origine del nostro Universo può essere condotto ipotizzandone la fine. Infatti se il nostro

Universo collasserà in un “Big Crunch”(grande collasso), qualsiasi informazione in questo

Universo verrebbe distrutta, e nessuna informazione potrebbe essere trasmessa nel successivo

Universo. Secondo l’ipotesi del Big Crunch, infatti, la forza di gravità di tutta la materia fermerà

l’espansione dell’Universo, che inizierà a contrarsi. Tutta la materia e l’energia, quindi, verrebbero

compresse nuovamente fino ad arrivare ad uno stato di singolarità. Non è possibile dire cosa

succederebbe in seguito, perché il tempo stesso si fermerebbe in questo stato. 4

IL TEMPO NELLA FISICA

In fisica, il tempo è definito come distanza tra gli eventi calcolata nelle coordinate spaziotemporali.

Per spaziotempo, o cronotopo, si intende la struttura quadridimensionale dell'Universo.

Esso è composto, infatti, da quattro dimensioni: le tre dello spazio (lunghezza, larghezza e

profondità) e il tempo che rappresenta il "palcoscenico" dei fenomeni fisici. Ogni oggetto presente

nell'universo influisce sullo spaziotempo e quindi su tutte e quattro le dimensioni che lo

compongono: per esempio, la Terra influenza le tre dimensioni dello spazio attraverso la gravità, e

influisce sul tempo attraverso un rallentamento del tempo stesso. Nei buchi neri il tempo viene

rallentato di moltissimo; tanto da ipotizzare che, nel loro nucleo, il tempo sia completamente fermo.

Le caratteristiche dello spaziotempo permettono di ipotizzare la possibilità, sotto certe condizioni,

del viaggio nel tempo.

In fisica il termine “tempo” è usato spesso con il significo di “istante”: si dice ad esempio che un

certo evento è avvenuto al tempo t= t , ma anche di “durata” che invece è l’intervallo di tempo

0

delimitato da due istante t e t , ossia in pratica due eventi indicati frequentemente col simbolo ∆t

1 2

oppure t - t con t t

2 1 2 > 1.

L’INTENSITA’ DELLA CORRENTE ELETTRICA

La corrente elettrica è un moto ordinato di

cariche elettriche.

Per far muovere le cariche all’interno di un filo

conduttore è necessaria una differenza di

potenziale elettrico ( ). Le cariche positive

seguono la discesa di potenziale, mentre quelle

negative la risalgono.

Le cariche elettriche in moto possono essere di diversa natura. Nei liquidi e nei gas la corrente

elettrica è costituita da cariche positive e da cariche negative (ioni positivi e ioni negativi), mentre

nei conduttori metallici la corrente è dovuta alle sole cariche negative, gli elettroni.

Per convenzione, il verso della corrente elettrica è quello in cui si muovono le cariche positive,

perciò la corrente procede dai punti a potenziale maggiore verso quelli a potenziale minore.

Nei conduttori metallici (i più usati), in cui si muovono solo gli elettroni, il loro verso quindi è

contrario al verso convenzionale della corrente.

Si definisce intensità della corrente elettrica I il rapporto tra la

quantità di carica ∆Q che attraversa una sezione del conduttore e

l'intervallo di tempo ∆t impiegato:

L'intensità di corrente è una grandezza scalare e la sua unità di misura è l'ampere (A) in onore del

fisico francese André Marie Ampère (1775-1836);

1 ampere è definito come l'intensità di una corrente che trasporta, attraverso la sezione del

conduttore, la carica di 1 coulomb in 1 secondo: 5

La corrente elettrica può cambiare da momento a momento; quando è unidirezionale e la sua

intensità rimane costante nel tempo, si dice che la corrente è continua; se l'intensità e il verso

variano periodicamente nel tempo, la corrente si dice alternata.

Se si avvicinano due conduttori carichi, tra i quali vi sia una differenza di potenziale, si produce un

flusso di cariche elettriche negative dal conduttore a potenziale minore verso il conduttore a

potenziale maggiore (o un flusso di cariche elettriche positive in senso contrario).

Il flusso di cariche elettriche costituisce la corrente elettrica e ha lo scopo di ristabilire l'equilibrio

elettrico tra i due conduttori; tale flusso si arresta quando questi hanno raggiunto lo stesso

potenziale. Per mantenere la corrente costante nel tempo occorre ricreare il dislivello di potenziale

con una pila o con un altro generatore di tensione continua.

Si chiama generatore ideale di corrente continua un dispositivo capace di mantenere ai suoi capi

una differenza di potenziale costante per un tempo indeterminato.

Il generatore preleva le cariche positive (convenzionali) dove il potenziale è più basso (-) e le

trasporta dove il potenziale è più alto (+). Poi quando si trovano a potenziale più alto, le cariche

scendono naturalmente lungo il dislivello elettrico, creando una corrente.

Un generatore di tensione può essere indicato con uno dei seguenti simboli: 6

LE DERIVATE E LE LORO APPLICAZIONI ALLA

FISICA

Il concetto di derivata di una funzione, è scaturito dal celebre problema della ricerca delle tangenti

ad una curva in un suo punto, che ha lungamente impegnato i matematici prima di Newton e

Leibnitz. Una funzione è rappresentata sul piano cartesiano dal suo grafico. La retta è un tipo

particolare di funzione che ha pendenza costante (o coefficiente angolare).