Spazio e tempo
NELL'ERA DIGITALE 

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


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