I postulati della teoria della Relatività Ristretta portano a concludere che il tempo non è una grandezza assoluta, ma dipende dal punto di vista dell'osservatore. Per tenere conto di questo fatto diventa necessario aggiungere un quarto asse temporale ai tre consueti assi spaziali di un sistema di riferimento.
In un cambiamento di sistema di riferimento "classico", le coordinate spaziali di un punto possono essere scambiate, o più in generale "rimescolate". Tuttavia il tempo rimane il medesimo per tutti i sistemi di riferimento.
In un sistema di riferimento "relativistico" tutte le coordinate di un "evento", che siano spaziali o temporali, hanno la stessa dignità. Un cambiamento di sistema di riferimento produce in generale un "rimescolamento" delle coordinate che coinvolge anche il tempo.
I diagrammi di Minkowski sono diagrammi spazio-tempo che permettono di visualizzare questi concetti in maniera relativamente semplice.
I fenomeni tipici della relatività ristretta, ossia la relatività della simultaneità, la dilatazione temporale e la contrazione spaziale, hanno delle semplici rappresentazioni geometriche nei diagrammi di Minkowski.
Obiettivi dell'approfondimento
Illustrare l'idea di spaziotempo: perché il tempo non è più "indipendente" dallo spazio;
illustrare i diagrammi di Minkowski
traiettoria di un oggetto fermo;
luogo degli eventi "simultanei";
diagrammi di Minkowski e trasformazioni di Lorentz
rappresentazione degli assi di un sistema di riferimento in moto;
uso dell'intervallo invariante per tracciare le "tacche" sugli assi;
trasformazioni di Lorentz come "rotazioni iperboliche";
uso dei diagrammi di Minkowski/Loedel per rappresentare geometricamente i fenomeni tipici della relatività
relatività della simultaneità;
dilatazione degli intervalli di tempo;
contrazione delle lunghezze;
Materiale
schede sullo spaziotempo (in corso di aggiornamento);
Minkowski ("libro" con animazioni geogebra, ma senza spiegazioni)
Materiali geogebra: ci sono molte costruzioni dinamiche