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Titolo: Hafele & Keating

Mi e' capitato piu' volte di citare l'esperimento di Hafele e Keating come
prova sperimentale del paradosso dei gemelli.
Io non ho mai studiato nei dettagli l'esperimento, ma ho sempre pensato che,
oltre ad aver verificato una (1) differenza nel tempo misurato dai due
orologi (fatto di per se' notevole, a mio modo di vedere, ma ancora, direi,
non decisivo) tale differenza sia stata (2) in accordo con le previsioni
della teoria della relativita' (previsione oltretutto, immagino, non proprio
banale: si dovra' tener conto del moto della Terra, del fatto che il sistema
e' accelerato, forse del campo gravitazionale e della sua non uniformita'
.... ).
Ora, da quanto leggo in
http://www.dipmat.unipg.it/~bartocci/bartox1.html
 :
"  ... esperimenti tanto reclamizzati come quello di J.C. Hafele e R.
Keating,
   relativo al cambiamento del ritmo di orologi in volo su un aereo.
   Così facendo, mostrano di ignorare quanto risulta da un rapporto
   interno della Marina degli Stati Uniti (USNO, Hafele, 1971), finalmente
   disponibile al pubblico, riportante un parere dello stesso Hafele:
   "Most people (including myself) would be reluctant to agree that the
   time gained by any one of these clocks is indicative of anything ...
   The difference between theory and measurement is disturbing"
   (informazione da un altro fisico eretico: Al G. Kelly,
   "A New Theory on the Behavior of Light",
   The Institution of Engineers of Ireland, Monograph N. 2, 1996, p. 8).   "
sembra che il punto (2) da me ipotizzato non sia vero.
Qualcuno sa qualcosa su questo punto ???
--
Bruno Cocciaro
email:nospamb....@leonet.it
      togliere "nospam" per avere il
corretto indirizzo.
-------------------------------------------------------------------------
Li portammo sull'orlo del baratro e ordinammo loro di volare.
Resistevano. Volate, dicemmo. Continuavano a opporre resistenza.
Li spingemmo oltre il bordo. E volarono.
----------------------------------------------     (G. Apollinaire)

 Bruno Cocciaro
Circa il margine di precisione, so che l'esperimento 
di Hafele-Keating conferma la relatività con la precisione
dell' otto per cento (questo almeno il dato pubblicato 
nell' articolo originale, Science, 1972, vol. 177, p. 166)
L' esperimento è stato rifatto in modo molto più accurato
da un gruppo del Maryland tra il 1975 e il 1976 
confermando la relatività con un margine 
di errore dell'uno virgola sei per cento (R. Sexl & H.K.
Schmidt: < Spaziotempo > Boringhieri, 1980 cap. 5, p. 72)
quindi possiamo dire tranquillamente che l'effetto è stato
verificato. 
Per quanto riguarda il sito che hai citato, l'ho trovato
molto lungo e complesso (anche sul piano storico e 
filosofico) così ho avuto il tempo di leggerne solo
una piccola parte; accanto a punti di vista interessanti
e condivisibili, ho letto anche delle affermazioni che mi 
hanno fatto sobbalzare: per esempio che la relatività
ristretta ha dato " un primo scrollone al principio di causalità". 
Questo è falso. Quando mai la RR si è trovata anche solo 
marginalmente in conflitto col principio di causalità?    
La RR ( come anche la RG) è rigidamente causale. 
E ancora:
" i fisici contemporanei...continuano naturalmente ad andare
avanti per la loro strada, sostenendo senza apparente 
imbarazzo opinioni del tipo " ....  
-seguono, citate come esempio della sfrontatezza 
dei fisici, alcune parole di Clifford Will e Tullio Regge 
i quali dicono, giustamente, che la RR è confermata dagli
esperimenti quanto lo è il moto della terra intorno al sole-.
" e a portare avanti, a favore delle loro pure speculazioni
tra le quali la celebre teoria del Big bang...."
-l'autore del brano dimentica che la teoria del big bang è 
sostenuta da osservazioni molto concrete: espansione 
dell'universo, radiazione di fondo, abbondanza cosmica 
degli elementi leggeri, formazione delle strutture,
elevato redshift dei quasar...e forse ho dimenticato
qualcosa. Inoltre, l'espansione dell'universo è prevista anche
dalla cosmologia newtoniana, che è indipendente dalla RG.
Ed è impossibile concepire l'espansione senza un precedente
stato denso e caldo della materia: l'unica via per evitarlo
sarebbe tornare alla teoria dello stato stazionario, con creazione
continua di materia, secondo un processo che non ha alcun 
fondamento nè sperimentale nè teorico. 
Insomma, non è vero che la teoria del big bang è "una pura 
speculazione".
"   ... esperimenti tanto reclamizzati come quello di 
J.C. Hafele e R.  Keating,  relativo al cambiamento del 
ritmo di orologi in volo su un aereo "
-ma non cita, chissà perchè, quello molto più importante
del gruppo del Maryland, che conferma l'effetto entro
l' 1 virgola sei per cento, oltre a un' immensa mole di 
conferme di altro tipo. 
"Così facendo, mostrano di ignorare quanto risulta da un rapporto
interno della Marina degli Stati Uniti (USNO, Hafele, 1971), finalmente
disponibile al pubblico, riportante un parere dello stesso Hafele:
"Most people (including myself) would be reluctant to agree that the
time gained by any one of these clocks is indicative of anything ...
The difference between theory and measurement is disturbing"
(informazione da un altro fisico eretico: Al G. Kelly,
"A New Theory on the Behavior of Light",
The Institution of Engineers of Ireland, Monograph N. 2, 1996, p. 8).   "
e qui vengono spontanee alcune domande:
a) stando a quanto vi si legge, Hafele nel 1971 ,
cioè subito dopo aver fatto l'esperimento -- e prima 
ancora di pubblicarlo su Science -- sconfessa
il risultato e và a spifferare alla marina USA
che l'esperimento è stato una bufala: i margini di 
errore (dice) sono talmente grandi che le misure
non sono significative. Ma allora perchè manda i risultati
a Science? Per il gusto di ingannare il prossimo? 
E perchè confessa l'inganno proprio mentre lo fa? 
E perchè lo confessa alla marina USA ?
b) la frase di Hafele è chiaramente estratta da un
contesto più ampio, che viene omesso; detta così 
quella frase non significa gran chè; mettano in rete 
il testo intero, e se ne potrà discutere.
Inoltre non si capisce bene dove finiscono le parole
di Hafele e dove cominciano quelle del "fisico eretico" 
Al G. Kelly. E se costui ha degli elementi in mano per 
contrastare la relatività - e quindi per rivoluzionare la
fisica - perchè li va a dire agli ingegneri irlandesi ?!
Perchè non si rivolge ai fisici ? Non credo si 
possa rispondere "perchè i fisici non vogliono 
ascoltarlo", non lo credo dato che anche le idee di 
Einstein erano piuttosto anticonformiste nel 1905,
eppure vennero subito ascoltate con interesse.
La verità è questa: sappiamo bene, oggi, che gli
effetti relativistici sono provati con sicurezza, come
la rotondità della terra; negarli è semplicemente
ridicolo. Intendiamoci: io non dico che la _interpretazione_ 
corrente dei fenomeni relativistici (assenza di etere,
relatività _intrinseca_ di spazio e tempo) sia definitiva; 
sono state proposte altre interpretazioni, serie e rispettose
dei dati sperimentali, che spiegano gli effetti relativistici 
come dovuti al moto attraverso l'etere (anche se non l'etere 
primitivo e ingenuo in cui si credeva nel secolo scorso).
Ma che gli effetti esistano è innegabile.
c) la frase di Hafele viene citata per dimostrare
che non è vero che la relatività poggia su solide
basi sperimentali. Ma anche se fosse vero che 
l'esperimento di HK è fasullo e non probante,
(cosa che stento a credere, ripeto, perchè
vorrebbe dire che Hafele e Keating hanno truffato
la comunità scientifica mandando a Science dei 
dati che sapevano essere sbagliati) resterebbe
quello del gruppo del Maryland, più recente e più 
preciso. E se anche (per assurdo) anche quelli del
Maryland saltassero fuori con dichiarazioni del tipo
"le nostre misure non sono decisive" la cosa non
avrebbe la minima rilevanza scientifica: il loro 
esperimento, come quello di HK, benchè interes-
sante per la sua semplicità e per il suo approccio
diretto al fenomeno, benchè spettacolare e pittoresco 
perchè fatto su aerei, in realtà, secondo me, ha più 
che altro valore didattico. Il fatto che i fisici prendano 
la relatività molto sul serio si basa su ben altri motivi,
numerosi e solidissimi: 
tanto per dirne uno (ma ci sarebbe da riempire un libro)
c'è l'elettrodinamica quantistica (QED) che si basa in 
modo essenziale sulla relatività, dando previsioni corrette
entro un margine di errore di uno su cento miliardi...
e già questo dovrebbe troncare ogni discussione.
Per concludere: il mio consiglio è questo,
continua tranquillamente a dire che
il rallentamento degli orologi è stato verificato 
direttamente da Hafele & Keating ma aggiungi anche 
che una verifica più precisa è stata data (sempre
con aerei) dal gruppo del Maryland nel 1976.
La precisione è vicina all'uno per cento.
E puoi anche aggiungere il caso della QED,
che colpisce meno l'immaginazione ma che 
ha un valore probativo enorme.
La fisica (e non solo la fisica) che si legge su 
internet và sempre presa con cautela: ricordati 
che non passa attraverso il vaglio dei referee.
OK, ho finito, e ti saluto.
Corrado Massa
 
 

 Qualcuno sa qualcosa su questo punto ???
Beh, mi rispondo da solo, ringraziando Mario Leigheb
che, in data 20/7/2000, ha postato su it.scienza un
riferimento (
http://230nsc1.phy-astr.gsu.edu/hbase/relativ/airtim.html
)
nel quale viene decritta abbastanza dettagliatamente
l'esperienza. Viene anche riportato l'abstract dell'articolo
in questione (J.C. Hafele and R. E. Keating, Science 177, 166 (1972) ):
"During October, 1971, four cesium atomic beam clocks were flown on
regularly scheduled commercial jet flights around the world twice, once
eastward and once westward, to test Einstein's theory of relativity with
macroscopic clocks. From the actual flight paths of each trip, the theory
predicted that the flyng clocks, compared with reference clocks at the U.S.
Naval Observatory, should have lost 40+/-23 nanoseconds during the eastward
trip and should have gained 275+/-21 nanoseconds during the westward trip
... Relative to the atomic time scale of the U.S. Naval Observatory, the
flying clocks lost 59+/-10 nanoseconds during the eastward trip and gained
273+/-7 nanosecond during the westward trip, where the errors are the
corresponding standard deviations. These results provide an unambiguous
empirical resolution of the famous clock "paradox" with macroscopic clocks."
Mi sembra abbastanza chiaro che
o
1) Hafele, quando parlava con i funzionari della Marina degli
Stati Uniti, non aveva ancora finito di analizzare a dovere
i risultati dell'esperienza (per inciso, come si evince dal sito
sopra indicato, le previsioni della teoria non sono proprio
banalissime, si deve, fra l'altro, tenere conto anche di effetti
gravitazionali).
Notare che il rapporto della Marina e' datato 1971, l'esperienza
ha luogo nell'Ottobre 1971;
o
2) non ho capito io (mah, sara' per l'inglese ??) cosa voleva
dire Hafele nel passo ripreso dal rapporto della Marina USA;
o
3) Hafele diceva nel 1971 in segreto una cosa e ne pubblicava
nel 1972 un'altra;
o
4) Questa storia:
"io ho letto su questo libro
del fisico eretico tal dei tali
che egli ha saputo che dal rapporto tot (che nessuno
ha mai letto finora e lui ha subito scovato)
che Hafele stesso ha dichiarato che ......."
contiene da qualche parte qualche panzana.
Io propenderei per il punto 1); in seconda istanza per
il 4). A seguire il 2) e il 3).
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