138|s p e c i a l e n e w t o n

Domanda: Per la Teoria della Relatività

Generale sembra che, anche in un sistema in

quiete, il tempo rallenti a causa della forza di

gravità.

Si tratta di una cosa diversa rispetto al ritardo

del tempo «reciproco» della Teoria della

Relatività Ristretta, descritto nel capitolo 2?

Risposta: Sì, è diverso. Si potrebbe definire un

«ritardo di tempo assoluto».

Quando abbiamo preso in considerazione

un’astronave che viaggia a una velocità

prossima a quella della luce al di sopra della

superficie lunare, il tempo nell’astronave,

visto dalla superficie lunare, risultava

rallentato. Contemporaneamente, il tempo

sulla superficie lunare, visto dall’astronave,

risultava più lento.

Il ritardo del tempo provocato dalla gravità è

una cosa diversa. Immaginiamo due

osservatori: A, che sta sulla superficie di un

corpo celeste con una intensa forza di gravità,

e B, che fluttua nello spazio cosmico lontano,

non sottoposto alla gravità di quel corpo

celeste.

Se è A a guardare, gli sembrerà che l’orologio

dell’osservatore B si muova più velocemente.

Se invece a guardare è B, l’orologio

di A sembrerà muoversi più lentamente.

Da qualsiasi parte lo si guardi, nel luogo dove

è più intensa la forza di gravità, sicuramente il

tempo subisce un rallentamento.

Però l’osservatore A, se guarda solo attorno a

sé, non si accorgerà che il tempo è rallentato.

Infatti in quel luogo i movimenti di tutti i corpi

sono rallentati.

Da questo punto di vista, e solo da questo,

esiste una coincidenza con il ritardo del

tempo inserito nella Teoria della Relatività

Ristretta.

In effetti, dire che il trascorrere del tempo è

rapido o lento, alla fine dipende dal confronto

con un altro luogo di condizioni diverse.

Anche se il tempo si fermasse non ce ne

renderemmo conto!

Domanda: Ai confini del buco nero, dove la

forza di gravità è ancora più forte, il tempo si

ferma.

Se si guardasse verso l’esterno dai confini del

buco nero, il tempo del mondo esterno

procederebbe a una velocità esagerata?

Risposta: Sì, succederebbe così.

Al contrario, se vedessimo un uomo che cade

in un buco nero, trovandoci un luogo

sufficientemente lontano, ci sembrerà che il

tempo rallenti sempre di più e continui

ulteriormente a rallentare.

Più ci si avvicina ai confini del buco nero, più

il tempo rallenta, un ritardo che tende

all’infinito. Cosicché a osservatori che

guardano dall’esterno sembrerà che le

persone che stanno cadendo nel buco nero

siano quasi ferme.

Ciò significa che il tempo sulla superficie del

buco nero ha finito per fermarsi.

Domanda: Già è complesso il concetto del

tempo che ritarda, ma che poi addirittura si

fermi è addirittura incredibile. Un uomo che si

trovasse nelle vicinanze del buco nero non

riuscirebbe neanche più a muoversi?

Risposta: Per questa persona non sarebbe

così. A questa sembrerebbe che il tempo che

lo circonda sia come sempre.

Domanda: Se sta addirittura cadendo nel

buco nero, come fa a non accorgersi del

tempo che si ferma?

Risposta: Bisogna aggiungere qualcosa. La

forza di gravità ha la proprietà di allungare la

lunghezza d’onda della luce. Il fenomeno

viene definito «spostamento verso il rosso».

Per questo motivo, la lunghezza d’onda

della luce visibile che va avvicinandosi al buco

nero risulta sempre più lunga e finisce per

cadere nello spettro dei raggi infrarossi, e poi

delle microonde, che non sono più visibili

all’occhio umano.

Quindi un osservatore umano che guarda

dall’esterno del buco nero non riuscirebbe in

realtà a vedere le persone che stanno

cadendo. Ma utilizzando strumenti sensibili

ad altre lunghezze d’onda dello spettro

elettromagnetico, come fanno gli astrofisici,

riuscirebbe a «vedere» anche al di là della

luce visibile.

RELATIVITÀ GENERALE D O M A N D E E R I S P O S T E

QUAL È LA DIFFERENZA TRA IL RITARDO DEL TEMPODOVUTO ALLA GRAVITÀ E QUELLO PREVISTO

DELLA TEORIA DELLA RELATIVITÀ RISTRETTA?

Nella Teoria della Relatività Ristretta il ritardodel tempo è «reciproco» La figura a sinistra rappresenta la condizione in cui, nel caso incui si osservi dalla Terra e in quello in cui si osserva dal razzo, ilritardo del tempo è «reciproco». L’orologio 1 è all’interno delrazzo ed è visto dall’uomo che è a bordo, l’orologio 2 si trova sullaTerra ed è visto dall’uomo a bordo del razzo. Per l’uomo a bordodel razzo l’orologio sulla Terra è in ritardo. L’orologio 3 è sullaTerra ed è visto da chi sta a Terra e l’orologio 4 è a bordo delrazzo ed è visto da chi è a Terra. Per chi sta a Terra è invecel’orologio a bordo del razzo a essere in ritardo.

Più ci si avvicina al buco nero più il tempo ritarda

Secondo la Teoria della RelativitàGenerale maggiore è la gravità in un luogo, più il tempo ritarda.In particolare, ai confini del buconero (zona detta «orizzonte deglieventi»), dove la forza di gravitàdiviene estremamente intensa,tanto da inghiottire addirittura laluce, il tempo si fermacompletamente.

Razzo

Terra

Orologio 4

Orologio 1

Orologio 2

Corpo celeste

Corpo celeste

Piano dell’orizzontedegli eventiImmagine dello spazio-tempo deformato

Gas che stanno per essere inghiottiti

Buco nero

Orologio 3

L’orologio del buco nero visto da Terra

SPECIALE PAG 136/139 ok copia 3-04-2006 16:27 Pagina 138