di Paolo Manzelli [email protected] ; http://www.chim1.unifi.it/group/education
Il significati di spazio e di tempo sono stati modificati più volte nella storia dell� uomo. (1)
Ancora oggi l�orologio (2) ci abitua ad una misura del tempo
organizzata come una successione di periodi numerabili, in quanto
equivalenti, la cui continua somma ci indica il passare del tempo.
Il significato di tale misurazione appartiene alla concezione temporale
idealizzata dalla fisica classica, per la quale lo spazio ed il tempo
sono assoluti , anziché relativi; lo spazio infatti e� considerato in
guisa di un contenitore vuoto statico ed infinito, nel quale un tempo
matematico ed astratto, scorre linearmente ed uniformemente senza
nessuna interazione con qualsiasi evento esterno. Tale finzione
interpretativa acquisisce un senso approssimato, solo nel caso delle
immediate vicinanze che cadono sotto la nostra esperienza, cioè in
relazione allo spazio localizzato che è a portata della percezione
sensoriale dell� uomo, là dove si puo� ritenere che la velocità della
luce sia istantanea, per cui ogni evento puo� essere considerato
simultaneo ed indipendente dall� osservatore.
Newton (3) sistematizzo� tale assunzione aprioristica delle relazioni
tra spazio e tempo ne quadro cognitivo della fisica classica, che in
seguito è stata demolita dalla �fisica relativistica� di Einstein, il
quale, già nel 1905 , comprese la impossibilità di percezione
simultanea degli eventi , dal momento che gli esperimenti di Michelson
e Morley (4) dimostrarono la costanza della velocità di propagazione
della radiazione, misurata in relazione al moto della terra.
Dato che oggi il sistema elettronico di comunicazioni ci permette di
delocalizzare la nostra attenzione in una dimensione globale è importante capire la traccia della evoluzione dei concetti si spazio e
tempo, per comtemporaneizzarla in modo che sia utile a comprendere le
condizioni di vita e di sviluppo dell� era digitale.
Ricordiamo innanzitutto che la velocità della radiazione molto alta cioè 300.000 chilometri al secondo (misurata approssimativamente nel
vuoto) , cio� significa fare in un secondo circa 8 volte il giro della
terra
Per quanto elevata la velocità della luce, in paragone alle nostre
esperienze, essa non è infinita ; cio� significa che quanto osserviamo
il sole la mattina, di fatto esso si era già elevato sulla linea dell�
orizzonte, circa 8 minuti prima che lo potessimo vedere; similmente la
Luna , essendo molto più vicina del sole, sorge all� orizzonte circa 5 secondi prima di osservarla, mentre la stella
più vicina a noi, dopo
il sole, è distante approssimativamente quattro anni luce, e cio� continueremmo a percepire presente nel cielo per altri quattro anni.
Einstein sentenzio� : �Looking at the stars is looking at history of the Universe�. ( Osservando le stelle vediamo la storia dell� universo.)
La propagazione della �radiazione luminosa� richiede pertanto una
durata di tempo più o meno elevata a seconda della densità del mezzo
in cui interagisce, e cio� da ragione del fatto che il tempo
oggettivamente esiste, infatti una velocità infinita della �luce� non
necessiterebbe di alcuna percezione del tempo, infatti E.Kant asserì,
in accordo con le idee di Newton, che il tempo era solo una illusione
dell� immaginario umano . (5)
Le concezioni relativistiche si sono affermate nella scienza del secolo
scorso ed hanno diametralmente rovesciato le precedenti concezioni
della fisica classica ; è quindi opportuno, vivendo agli inizi del
terzo millennio, che tali concetti innovativi vengano acquisiti anche
dai giovani e giovanissimi, per non confinarli in una visione del mondo
obsoleta e incongruente con l� epoca scientifica e tecnologica nella
quale vivono.
Le deduzioni sulle modalità di pensare che conseguono a queste
considerazioni sulla relatività sono assai ampie. Infatti se la velocità della luce
è finita nessuno puo� dire di sapere cosa avviene
nel presente Di conseguenza siamo costretti ad assumere una mentalità
probabilistica, proprio in quanto il presente è inosservabile nell�
istante medesimo in cui avviene; cio� indubbiamente vale quanto più
abbandoniamo una percezione del mondo macroscopico direttamente
percepito nostri dai sensi, e cerchiamo di verificare i fondamenti del
microcosmo in cui avvengono le interazioni tra energia e materia,
mediante misure che permettono di estrarre una informazione
strumentalmente percepibile, per dare sviluppo alle nostre conoscenze.
E� pertanto opportuno sottolineare che il tempo, come lo misuriamo con
orologi stazionari in base ad una successione di durate temporali
prestabilite, ha un valore significativo del tutto convenzionale,
appropriato soltanto ad una osservazione a dimensione locale di eventi
macroscopici sensorialmente accessibili, tali da poter considerare
spazio e tempo, come in possesso di un carattere assoluto e pertanto
estraneo alle reali dimensioni relativistiche dei fenomeni naturali.
Tale limitativa interpretazione in vero dimostra di non aver alcun senso
compiuto, non solo nella scienza dell� indagine del micro-cosmo atomico
e molecolare, ma anche quando, il nostro pensiero si impegna a
ragionare in dimensione delocalizzata dello spazio, come è ad es. la
dimensione globale del World Wide Web.
L� era digitale pertanto induce la necessità di una più coscienziosa
comprensione della natura relativistica dello spazio/tempo : infatti
prima della teoria delle relatività , la possibilità di assumere la
concezione di falsa simultaneità nel tempo tra eventi unicamente
separati della dimensione spaziale, ha generato la conseguenza di
acquisire certezza nella interpretazione di relazioni di causa ed
effetto tra gli eventi considerati linearmente successivi.
L� idea di base che in seguito è risultata essere fuorviante, già
compresa dall� analisi del scientifica microcosmo a partire dal 1927
(Principio di Indeterminazione della Meccanica Quantistica), in sostanza è
quella che esista una fittizia traiettoria nella dinamica della
successione temporale degli eventi, in modo tale da poter assumere che
il precedente sia la causa del successivo come è deducibile da una
palla da biliardo che urta un� altra palla che di conseguenza si mette
in moto, senza che venga considerata l� azione del giocatore. Quindi la
impostazione causale è del tutto arbitraria se viene estesa al di fuori
di un universo meccanico locale, proprio in quanto fà assumere l� idea
di una generale relazione esatta tra spazio tempo e causalità, che in
ultima analisi significa concepire il futuro perennemente come
prosecuzione lineare degli eventi passati, anzichè essere per sua
natura indeterminato, proprio in quanto in quanto viene ad essere
funzione delle azioni che non sono la sintesi di attività simultanee e compresenti, ma che in vero possono appartenere sia alla sfera del
passato, ma anche e quella della intuizione percettiva ovvero dell�
immaginazione del futuro.
Infatti la percezione umana, non è prodotta solo da una acquisizione
adattiva di dati provenienti dall� esterno, ma da una elaborazione di
informazione creativa attuata dal cervello inclusiva dell� immaginario
mentale proprio della nostra specie.
Durante il Rinascimento l� arte si rese conto della possibilità di
effettuare una ricostruzione mentale rappresentativa della terza
dimensione spaziale mediante la prospettiva, delineandola nell� ambito
di una rappresentazione di un disegno bidimensionale; oggigiorno, per
certi aspetti, similmente a quel tempo, l� immaginario percettivo, che è consistente con le nostre
attività di pensiero, rende oggi
necessario il superamento della concezione dualistica dello spazio e
del tempo, considerati entità distinte di per se stesse esistenti
indipendentemente cioè dalle attività di percezione del soggetto.
Il cervello infatti trasforma la informazione spazio-temporale degli
eventi ricevuta dall� occhio su una struttura bidimensionale della
retina, in onde bio-elettriche, nei due emisferi cerebrali, per poi
definire le forme delle immagini, su base genetica, le quali ci
permettono di interpretare la struttura tridimensionale della materia e
ci indicano la probabilità delle nostre interazioni corporee del mondo
circostante, in vero con qualche possibilità di errore. Quindi dall�
informazione del passato ed il confronto mnemonico, il cervello riesce a
fare la previsione delle probabili interazioni future con l� ambiente
realizzando in tal guisa la nostra percezione del mondo materiale
circostante.
La precedente significazione della percezione cerebrale emerge da una più cosciente rappresentazione cerebrale dello spazio tempo, non
più
correlata alla semplice visione oculare delle regioni vicinali della
percezione sensoriale, in quanto essa risulta essere una esigenza
epocale di innovazione cognitiva espressa in modo da permettere ai
giovani di interpretare creativamente le relazioni sussistenti tra realtà e virtualità che si attuano nel mondo delocalizzato della
informazione globale. (6)
Molti bambini ad es., ancora si stupiscono quando ad es vedono alla TV
che la mezzanotte del capodanno� in Australia avviene quasi un giorno
prima dalla stessa manifestazione a Firenze; pertanto in un mondo dove
con un click del mouse, o con un telefonino si puo� parlare con un amico
dall� altro capo della terra, diviene assurdo mantenere una
interpretazione dell� evento come se fosse una semplice estensione in
modo sensoriale localizzato e simultaneo, al quale da tempo siamo stati
abituati a pensare come fosse reale; tale erronea estensione cognitiva ,
purtroppo depriva i giovani da una più appropriata acquisizione
concettuale, che di fatto è alla base della scienza moderna e tramite
la quale sono ha attuate le moderne tecnologie di comunicazione
elettronica.
E� necessario pertanto che la nuova dimensione del sapere non rimanga
nascosta alla formazione mentale di base dei giovani, altresì
favoriremo la loro incoscienza ed incapacità di gestire il loro
avvenire, proprio in quanto il mondo scientifico e tecnologico
contemporaneo sembrerà loro un inspiegabile mistero, nascosto dietro il
semplice cliccare e il pigiare tasti. La mancanza di coerenza tra
concezioni e condizioni di vita provoca una deprivazione, che puo�
generare intense ed estese dissociazioni psichiche tra i giovani ed il
mondo di informazione globale in cui sono immersi. (7)
Bisogna quindi attuare progettazioni educative nelle quali i giovani
possano rendersi conto di come, nella vita quotidiana sia ancora
possibile distinguere tra la dimensione dello spazio dalla dimensione
del tempo, a patto di capire bene gli errori storicamente commessi nell�
aver concettualizzato una interpretazione per la quale il movimento e
considerato essere solo un trasferimento di forme invarianti osservabili
entro una dimensione localizzata. Pertanto la progettazione educativa di
scienza e tecnologia per i giovani è oggi particolarmente importante,
ed è necessario realizzarla in modo che essi comprendano come e quando
possiamo ancora utilizzare di comodi modelli cognitivi semplificati per
la vita di ogni giorno; ma al contempo è importante saperne leggerne
i limiti concettuali, al fine di poter ragionevolmente distinguere
cio� è oggettivamente errato nella descrizione semplificata dello
spazio/tempo. L� interpretazione più immediata ed abituale, ha pertanto
ancora valore, ma solo se circoscritta alla situazione locale, mentre
in caso di una necesari approfondimenti e riflessioni più generali,
essa diviene ingannevole come un film, nel quale si riproduce il
movimento sulla base di una successione di foto statiche riprese ad
istanti successivi del moto. In vero lo spazio/tempo sono due aspetti
indistinguibili della percezione; di fatto mentre il film puo� essere
riavvolto all� indietro rovesciando fittiziamente le relazioni tra
futuro ed il passato, nella realtà lo svolgimento spazio/temporale è unitario ed irreversibile.
Per evitare di ricadere negli errori cognitivi del passato è necessario
porre attenzione ai significati del linguaggio ; ad es. facciamo un
errore di significazione, quando scambiamo la distanza che dipende dalla
velocità del moto, con la misura statica della lunghezza tra due
eventi.
Il concetto di distanza contiene inclusa la dimensione del tempo, come già avevano compreso gli antichi greci, trattando dei paradossi di
Zenone. (8) Infatti è la velocità del moto quella che definisce la
distanza effettiva di una qualsiasi lunghezza. Ad es. certamente la
lunghezza di una strada tra due punti , a parte gli errori di misura, è
costante; ma la distanza concreta dipende da la velocità ( cioè dalla
relazione dello spazio sul tempo), che deve prendere in considerazione
la rapidità possibile del mezzo utilizzato per passare da un capo all�
altro della lunghezza stradale misurata staticamente. (9)
Queste riflessioni sulla relatività indirizzate al fine di evitare
confusione mentale in relazione al significato dello spazio/tempo, sono
oggi definitivamente importanti se non vogliamo risulti
incomprensibile il mondo contemporaneo basato su la comunicazione
globale di onde di energia, che viaggiano a velocità che si approssimano
a quelle della luce, le quali permettono gli scambi di informazione
interattiva e di conseguenza anche i nuovi aspetti della organizzazione
economica e del lavoro della società della condivisione delle
conoscenze.
Einstein si rese perfettamente conto della difficoltà di superare le
antiquate concezioni dello spazio tempo. Egli infatti scrisse : <<Non
siamo meglio, nelle nostre speculazioni, di un pesce che si sforza di
comprendere cosa sia l�acqua." >> (�We fare no better in our
speculations than a fish which should strive to become clear as to what
is water�) (10), cio� perchè il tempo relativistico da rigido e
linearmente immutabile, diviene con la relatività spazio-temporale,
intrinsecamente flessibile, essendo relativo alla percezione dell�
osservatore ; comunque dobbiamo essere coscienti che nel mondo
contemporaneo per molteplici aspetti interpretativi del mondo
contemporaneo è necessario superare la falsa concezione dualistica
dello spazio tempo, concepita per interpretare un dominio localizzato
di esperienze sensoriali empiriche a cui oggi non è più sufficiente
far riferimento.
Un esempio della inapplicabilità delle concezioni statiche nell� ambito
di eventi dinamici, (dove spazio e tempo, appartenendo ad una unica
dimensione detta � Cronotopo� possono mescolarsi -Vedi Nota), è relativo alla comprensione
della corrente di elettricità, che
certamente è importante nella vita contemporanea.
Le cariche elettriche statiche degli elettroni essendo tutte negative
dovrebbero respingersi creando una resistenza molto intensa al fluire
delle cariche in un filo metallico, infatti se esse fossero concepite
come il trasporto di una successione di singole particelle statiche, la
resistenza al moto sarebbe elevatissima; ma effetti induttivi della
dinamica di sviluppo del campo elettromagnetico, variano la resistenza
prodotta delle cariche elettriche dello stesso segno, diminuendo la
resistenza media del flusso di elettricità. Infatti il campo
elettromagnetico non è definibile come somma delle proprietà statiche
di singole particelle cariche, ma viene a dipendere dalle loro
interazioni dinamiche per le quali spazio e tempo appartengono alla
stesso indistinguibile insieme.
Concludo questi cenni, puntualizzando ancora il fatto che, vivendo in un
mondo elettrificato ed automatizzato nonchè fortemente connesso dalla
informazione elettronica, vengono gradualmente a modificarsi tutti
processi di produzione e di relazione commerciale a livello globale,
mediante la utilizzazione della rete del WWW, e di conseguenza variano
con rapidità le condizioni di sviluppo sociale ed economico del
prossimo millennio. Quanto sopra è indubbiamente un bene, come ogni
cambiamento che valorizza la libertà dell� uomo dal lavoro fatica e l�
incremento della comunicabilità tra gli uomini, ma certamente diviene
sempre più necessario e doveroso, condurre i giovani a saper
interpretare le basi cognitive che nel secolo scorso, sono state il
fondamento concettuale di una così ampia e profonda trasformazione, affinchè essi possano esprimere nell� arte e nella scienza e nel
lavoro, una percezione adeguata a gestire coscientemente la propria
vita e quella di uno sviluppo sociale ed economico creativo nel
prossimo futuro.
BIBLIONLINE
(1) http://www.ips.it/scuola/ecocrea/storia.html
http://www.edscuola.com/lre.html
(2) Clock History : http://www.ernie.cummings.net/clock.htm
(3) Newton Tempo e Spazio assoluti:
http://www.irussell.fi.it/newton/link6.htm
(4) Esperimento Michelson &Molrley : http://members.xoom.it/einstein_a/michelson_morley.htm
(5) E.Kant :tempo immaginario : http://francescosircana.tripod.com/Kant01.html
;
http://www.emsf.rai.it/menu/
(6) Luce,onda,particella : http://www.sussidiario.it/scienze/magazine/manzelli/index.shtml
(7) Limiti cognitivi della percezione : http://www.edscuola.it/archivio/lre/limcogn.html
(8) Zenone :
http://www.matmedia.ing.unina.it/biblioteca/Biografie/Zenone_di_Elea.htm
(9) Significati del �tempo�: http://www.educational.rai.it/lemma/testi/tempo/tempo.htm
(10) Einstein Enc. Britannica : http://www.geocities.com/Athens/Delphi/4360/spactime.html
NOTA: �Cronotopo� termine composto da Crono =tempo e Topos = spazio
introdotto dalla nella teoria della relatività per indicare l'insieme
spazio-tempo; cioè lo spazio relativamente alla sua dimensione temporale
ovvero il tempo nella sua proiezione spaziale; cio� in quanto Einstein
comprese e successivamente fu sperimentalmente dimostrato che la massa
di una particella in movimento determina una distorsione dello spazio
tempo nelle sue vicinanze.)
PAOLO MANZELLI [email protected]
http://www.chim1.unifi.it/group/education
Education Research Laboratory / EGO-CreaNET
Via Maragliano 77 -50144 - Firenze - Italia
vedi pagina su SPAZIO TEMPO NELLA SCIENZA DEL MONDO ANTICO