Gemelli e spazio curvo

Il famoso paradosso dei gemelli si basa sul fatto che i due sistemi del gemello che parte sull'astronave e del gemello che rimane fermo sembrano simmetrici ma in realtà non lo sono, perchè per tornare indietro il gemello astronauta deve accelerare, perdendo quindi la qualità di sistema inerziale. Se l'Universo fosse incurvato su se stesso, cioè ipoteticamente sarebbe possibile partire da un punto e andando sempre avanti ci si ritroverebbe, dopo aver attraversato tutto l'Universo, nel punto stesso, cosa succederebbe se il gemello astronauta compiesse questo lungo percorso in moto rettilineo uniforme e si ritrovasse al punto stesso senza aver accelerato? Tornando sulla Terra chi sarebbe più vecchio? (naturalmente morirebbero entrambi prima che il viaggio possa essere completato ma ammettiamo che la vita umana sia molto lunga...)

Fabio Gallagher
22 aprile 2005
Il paradosso dei gemelli è un paradosso solo per la relatività ristretta. Il gemello che viaggia, prima accelera rispetto a quello che sta sulla Terra, poi sta un po' in moto rettilineo uniforme rispetto alla Terra, poi decelera e vi ritorna.

L'accelerazione e la decelerazione fra sistemi di riferimento in relatività ristretta li rendono non inerziali, e dunque lo scorrere del tempo nei due sistemi non si può calcolare con le leggi della relatività ristretta appunto.

La relatività generale risolve questo paradosso perchè contempla qualsiasi moto relativo fra sistemi di riferimento.

Venendo alla domanda, gli universi per cui partendo in una direzione dopo un certo tempo si passa per lo stesso punto da cui si è partiti si chiamano "chiusi", non semplicemente curvi. Purtroppo la domanda non è ben posta, perchè o i due gemelli sono sempre in moto relativo uniforme, oppure quello che fa il giro prima accelera e poi decelera rispetto all'altro, come nell'ordinario paradosso dei gemelli descritto sopra. Se il lettore intendeva questa seconda situazione, la risposta è la stessa rispetto al paradosso dei gemelli ordinario, ovvero il gemello che viaggia è più giovane. Il motivo è che la differenza nello scorrere del tempo fra i due gemelli è qualitativamente la stessa rispetto al caso in cui l'universo non è chiuso.

Infatti la geometria curva dell'universo influisce sullo scorrere del tempo per i due gemelli, ma il punto è che per entrambi fa lo stesso effetto. La differenza fra i due è quindi ancora il moto relativo, e la risposta al paradosso dei gemelli è la stessa.

Carlo Baccigalupi Settore di Astrofisica, SISSA, Trieste

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