Home Ambasciatori della Festa di Scienza e Filosofia Il bisogno umano di misurare con precisione il tempo

Il bisogno umano di misurare con precisione il tempo

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Da  sempre l’uomo ha espresso la necessità di misurare il tempo e ogni volta che ha raggiunto una soluzione non si è mai accontentato, ricercando, di pari passo con lo sviluppo delle conoscenze scientifiche, metodi e strumenti meccanici sempre più precisi, dalla meridiana fino agli orologi al quarzo, passando per il pendolo galileiano.

Ma l’introduzione degli orologi atomici ci ha portato a limitare gli errori nella misurazione del tempo in maniera sensazionale.

Il desiderio di comprendere e di controllare il tempo è comune a tutti, perché chiunque vorrebbe poterlo modificare a seconda della situazione in cui si trova; per questo l’uomo ha sempre cercato e sta continuando a cercare di limare ogni tipo di errore nella sua misurazione.

All’idea di tempo è strettamente collegata quella di spazio: infatti, come dimostrano gli studi scientifici condotti finora, sarebbe più corretto parlare di “spazio-tempo” e non dei due fenomeni come entità separate.

La stretta relazione che lega lo spazio al tempo infatti è il motivo principale che ci spinge a voler conoscere con esattezza il tempo, perché sarebbe utilissimo per la comunicazione e per il trasporto. La prospettiva di un mondo in cui si possa “giocare” con il tempo, ovvero diminuirlo o aumentarlo a seconda delle proprie necessità, sarebbe senz’altro rischiosa, perché non tutti hanno interessi positivi e una rivoluzione di questo tipo ci esporrebbe a molti pericoli, ma ci consentirebbe allo stesso tempo di ottimizzare ogni singolo istante e di poter avere molte più possibilità.

Uno dei temi più ricorrenti nella riflessione dell’uomo, sin dall’antichità, è quello del “carpe diem”, “cogliere l’attimo”, e questo ci spiega molto chiaramente perché per noi sia così importante conoscere il tempo: ogni singolo istante di tempo da noi “perso” o “guadagnato” può rivelarsi fondamentale ai fini della riuscita o meno di una nostra azione, e fare qualcosa in un momento piuttosto che in un altro cambia l’essenza stessa dell’azione compiuta, come la cambia farlo in un luogo invece che in un altro.

La combinazione di tempo e spazio è quindi fondamentale in tutto quello che facciamo e conoscere con esattezza tempo e spazio diventa quindi indispensabile in ogni ambito o circostanza.

Il fatto che questi due fenomeni siano così fortemente connessi ha spinto l’uomo a calcolarli l’uno in relazione all’altro e viceversa.

Questo infatti è lo scopo principale del sistema GPS: calcolare lo spazio tramite il tempo. Innanzitutto dobbiamo spiegare che la precisione della misurazione del tempo è data dalla precisione del calcolo di oscillazioni periodiche, che era alla base anche dei sistemi meccanici, come il pendolo.

Il metodo su cui si basa il GPS dipende enormemente dalla precisione degli orologi atomici che utilizza e se pensiamo che un errore di un milionesimo di secondo, in questi orologi, produce un’informazione sbagliata di circa trecento metri nello spazio, comprendiamo ancora meglio il ruolo fondamentale di una giusta misurazione del tempo in tale sistema e non solo.

Uno dei più diffusi orologi atomici è quello a fontana atomica di cesio: questo, attraverso il lancio di atomi di cesio e al loro comportamento (salgono e scendono, ma tra questi due momenti c’è un lasso di tempo in cui sono quasi fermi), consente di avere un lungo intervallo di tempo (quello in cui sono fermi) in cui misurare con che frequenza oscillano, così da ottenere un sistema di misurazione del tempo che comporta un errore di appena un secondo in trecento milioni di anni.

Per ottenere l’orario esatto, che sia regionale, nazionale o internazionale, questo risultato va però confrontato con quello di altri orologi atomici, in quanto, come dimostrato da Einstein, il tempo è relativo.

Grazie ad Einstein sappiamo infatti che il tempo cambia quando c’è movimento e pertanto, nella sua misurazione, dobbiamo necessariamente considerare anche questo fattore per le seguenti ragioni: i satelliti sono in orbita intorno alla terra, lo spazio-tempo è curvo (questo significa che con meno gravità il tempo scorre più rapidamente e viceversa) e gli stessi satelliti sono situati a distanze diverse dalla Terra (quindi hanno gravità diverse).

Senza queste accortezze infatti sistemi come il GPS avrebbero un errore di circa un kilometro al giorno.

Ci si rende bene conto di quanto sia minuzioso e preciso il lavoro che va fatto per avere una misura esatta del tempo, ma si capisce altrettanto bene l’importanza di avere a disposizione queste misurazioni, se pensiamo che ogni giorno possiamo sapere all’istante cosa sta succedendo dall’altra parte del mondo.