Vi ricordate quando non c’erano i navigatori satellitari? Per giungere a destinazione (di solito un agriturismo isolato nella campagna vergine la domenica a mezzogiorno), molto spesso si doveva ringraziare l’unico essere umano di passaggio, un vecchietto che zoppicava dall’altra parte della strada e per richiamare la sua attenzione bisognava urlare “SCUSI” sperando di non esser scambiati per serial killer. Il vecchietto dopo aver fissato con aria sospetta il viaggiatore straniero, prontamente snocciolava, con la lucidità di un ingegnere della Nasa: «Fate inversione-arrivate alla rotonda-andate a sinistra-c’è un bar-una banca-ancora destra-poi sinistra-poi là chiedete ancora». Bei tempi? No. Assolutamente no. Adoro quando la tecnologia ci aiuta a risolvere piccoli inghippi quotidiani. Così ho scoperto che i vari Tom-Tom devono fare i conti con la fisica di Einstein…(continua)
Vi ricordate quando non c’erano i navigatori satellitari? Per giungere a destinazione (di solito un agriturismo isolato nella campagna vergine la domenica a mezzogiorno), molto spesso si doveva ringraziare l’unico essere umano di passaggio, un vecchietto che zoppicava dall’altra parte della strada e per richiamare la sua attenzione bisognava urlare “SCUSI” sperando di non esser scambiati per serial killer. Il vecchietto dopo aver fissato con aria sospetta il viaggiatore straniero, prontamente snocciolava, con la lucidità di un ingegnere della Nasa: «Fate inversione-arrivate alla rotonda-andate a sinistra-c’è un bar-una banca-ancora destra-poi sinistra-poi là chiedete ancora». Bei tempi? No. Assolutamente no. Adoro quando la tecnologia ci aiuta a risolvere piccoli inghippi quotidiani. Così ho scoperto che i vari Tom-Tom devono fare i conti con la fisica di Einstein: la Relatività Generale e anche quella Ristretta.
Il paradosso dei gemelli. Basterebbe un soffio di tempo e puff, i satelliti diverrebbero inutilizzabili per colpa della Relatività Ristretta! Per scoprire come mai, bisogna iniziare da uno dei più famnosi paradossi della scienza: quello dei gemelli. Pippo e Pluto sono due gemelli e hanno vent’anni. Pippo parte per una missione a bordo di un’astronave, che accelererà fino a raggiungere la fantastica velocità di 180.000 km/s (pari a tre quinti la velocità della luce). Pippo l’astronauta infatti ha una missione: raggiungere il sistema solare di una stella che dista dalla Terra 6 anni luce. Una volta raggiunta, fa inversione e torna sulla Terra.
Ed ecco la cosa incredibile: per Pippo astronauta il viaggio di andata e ritorno è durato 16 anni mentre per Pluto rimasto sulla Terra, il viaggio del gemello è durato 20 anni. Quindi ora hanno 4 anni di differenza! Non è un’illusione: il tempo è trascorso a due velocità diverse. E non è finita. Per l’astronauta in moto sull’astronave la stella era distante 4,8 anni luce dalla Terra mentre per il terrestre la distanza era 8 anni luce. È questa la curiosità della Relatività Ristretta: quando ci si muove accelerando uno rispetto all’altro, le lunghezze si accorciano e i tempi si dilatano. O meglio, chi osserva (il terrestre) vede gli orologi dell’astronave in moto scorrere più lentamente. Spazio e tempo sono elastici: non c’è niente di rigido e assoluto. Qualcuno potrebbe obiettare che per simmetria potrebbe essere Pippo l’astronauta che vede la Terra allontanarsi e allora tutto si ribalta. Invece no: la situazione è asimmetrica. Il viaggiatore Pippo lascia il sistema di riferimento della Terra e torna indietro mentre Pluto il terrestre non lascia mai la Terra. Cosa c’entra con i navigatori? I satelliti che compongono la rete GPS sono come quell’astronave: essendo in moto accelerato attorno alla Terra (hanno una velocità orbitale di circa 14.000 km/h) i loro orologi scorrono più lentamente rispetto ai nostri! Per l’esattezza “perdono” 7 microsecondi al giorno.
Sua altezza Stelle e pianeti con la loro massa deformano lo spaziotempo, proprio come una palla da bowling appoggiata su un materasso, deforma la superficie del materasso stesso (qui c’è un post). Deformare lo spaziotempo come dice la parola, deforma non solo lo spazio ma anche il tempo. Quindi gli orologi che si trovano più vicini alla massa, segnano un tempo più lento rispetto a quelli che si trovano più lontani. Quindi sì, il tempo sulla Terra, cioè vicino alla massa del nostro pianeta, scorre più lentamente rispetto al “tempo che c’è” in orbita. Sulla cima di un grattacielo il tempo scorre più velocemente rispetto al pianterreno. 
Quindi chi lavora ai piani alti, tipo super-mega-top manager invecchia prima di quelli che sudano ai piani bassi. Fantastico, vero? La fisica è piena di sorprese! Gli orologi dei satelliti quindi accelerano leggermente rispetto ai nostri: per questo fenomeno vanno avanti di 45 microsecondi al giorno.
Compensare La combinazione dei due effetti fa in modo che gli orologi dei satelliti corrono rispetto ai nostri qui sulla Terra andando avanti di 45 – 7 = 38 microsecondi. Sembra una sciocchezza, vero? Invece se questi effetti non fossero presi in considerazione, dopo soli 2 minuti i satelliti sbaglierebbero le informazioni di posizione accumulando ogni giorno errori dell’ordine dei 10 chilometri! Quindi quando si costruisce un satellite si incorpora un microcomputer che tiene conto degli effetti relativistici e corregge le informazioni da inviare all’utente in modo immediato. Se così non fosse in breve tempo i satelliti diverrebbero sarebbero inservibili per navigare. E torneremmo indietro nel tempo, sperando di incontrare il vecchietto zoppo ma lucido come un navigatore satellitare.
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