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On the detection of absolute velocity in a Newtonian universe

Questo articolo mette in discussione la convinzione di lunga data che la velocità assoluta sia indetectabile in un universo newtoniano, dimostrando che gli argomenti standard a sostegno di tale affermazione sono circolari, concludendo così che non vi sono ragioni formali per escluderne il rilevamento.

Autori originali: Jorge Manero, Ricardo Muciño, Elias Okon

Pubblicato 2026-07-21

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CC BY 4.0

Autori originali: Jorge Manero, Ricardo Muciño, Elias Okon

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La Grande Trappola Velocica Cosmica

Immaginate di fluttuare in un vasto oceano vuoto, circondati da nulla se non l'acqua e la vostra barca. Se guardate fuori e vedete un'altra barca che deriva nelle vicinanze, potete facilmente capire quanto velocemente quella barca si stia muovendo rispetto alla vostra. Potete misurare la distanza tra voi e vedere come cambia. Questa è quella che chiamiamo velocità relativa: velocità misurata rispetto a qualcos'altro. Ma cosa succederebbe se voleste sapere quanto velocemente si muove la vostra barca nell'acqua stessa, indipendentemente da qualsiasi altra barca? Nei vecchi tempi della fisica, specificamente nell'universo descritto da Isaac Newton, gli scienziati credevano che esistesse una griglia invisibile e nascosta chiamata spazio assoluto che riempiva l'intero cosmo. Questa griglia era come un enorme palcoscenico immobile su cui si svolgeva il dramma dell'universo. Secondo questa visione, ogni oggetto aveva una velocità vera, "assoluta", rispetto a questo palcoscenico invisibile, e non solo una velocità relativa ai propri vicini.

Per secoli, la grande domanda è stata: possiamo effettivamente trovare questa velocità assoluta? La risposta standard, tramandata dallo stesso Newton, è stata un fermo "No". La logica era questa: poiché tutte le forze che possiamo misurare (come la gravità o le collisioni) si occupano solo di come le cose si muovono relativamente l'una all'altra, non c'è modo di sapere se l'intero universo stia scivolando lentamente attraverso il palcoscenico invisibile o se sia fermo. Si pensava che fosse una regola fondamentale dell'universo che la velocità assoluta fosse un segreto che il cosmo ci nascondeva. Ma se quella regola non fosse una legge della natura, ma solo un errore nel modo in cui ponevamo la domanda?

Il Grande Colpo di Scena del Paper

In questo articolo, Jorge Manero, Ricardo Muciño ed Elias Okon, dell'Universidad Nacional Autónoma de México, gettano un nuovo sguardo su questo vecchio enigma. Non stanno cercando di dimostrare che possiamo trovare la velocità assoluta nel nostro reale e moderno universo (perché sappiamo che il nostro universo non è in realtà newtoniano). Stanno invece giocando a un gioco di "cosa succederebbe se" all'interno di un universo puramente teorico e newtoniano, per vedere se i vecchi argomenti contro la rilevabilità della velocità assoluta reggano effettivamente il confronto.

Gli autori sostengono che le ragioni standard per credere che la velocità assoluta sia indetectabile siano in realtà circolari. È come dire: "Non puoi trovare il tesoro nascosto perché la mappa mostra solo cose che puoi già vedere". Essi sottolineano che i vecchi argomenti assumono, fin dall'inizio, che solo le cose che rimangono invariate quando si sposta l'intero universo (come le distanze relative) possano essere misurate. Ma il paper suggerisce che non vi sia alcuna ragione formale nelle leggi di Newton per fare tale assunzione.

Per comprendere il loro punto, immaginate due amici, Sally e Harry, in un mondo newtoniano. Il vecchio argomento dice che se Sally prova a misurare la sua velocità assoluta e a dirlo a Harry, non può farlo perché il "messaggio" che invia (come una lettera) è fatto di cose relative (l'inchiostro sulla carta, che non cambia se l'intera stanza si sposta). Pertanto, il messaggio non può trasportare il segreto della sua velocità assoluta. Gli autori dicono che questo ragionamento è fallace. Sostengono che il fatto che il messaggio sia relativo non significa che il risultato della misurazione debba essere necessariamente relativo.

Ecco l'analogia giocosa che utilizzano: Immaginate di avere una macchina che misura la velocità di un'auto che passa. In un universo newtoniano, se urtate l'auto contro la vostra macchina, la velocità finale della macchina cambierà in base alla velocità iniziale dell'auto. Anche se l' "urto" tiene conto solo di quanto velocemente si muovono relativamente l'uno all'altro, la velocità assoluta finale della macchina (la sua velocità rispetto al palcoscenico invisibile) finirà per essere un registro perfetto della velocità assoluta iniziale dell'auto. La macchina non ha bisogno di "sapere" nulla del palcoscenico invisibile; deve solo reagire alla collisione. La velocità finale della macchina è la misurazione.

Gli autori dimostrano che in un universo newtoniano, è possibile impostare un esperimento perfettamente valido in cui lo stato finale di un dispositivo di misurazione (come una palla che rimbalza o una ruota che gira) codifica la velocità assoluta iniziale dell'oggetto che ha colpito. La matematica funziona perfettamente. L'unico motivo per cui pensiamo di non poterlo fare è perché abbiamo arbitrariamente deciso che una "misurazione" debba essere registrata in un modo che ignori la velocità assoluta. Ma il paper sostiene che questa è solo una regola che abbiamo inventato noi, non una regola scritta nelle leggi della fisica.

Quindi, qual è il verdetto? Il paper conclude che non ci sono ragioni formali all'interno della teoria stessa di Newton per dire che la velocità assoluta sia indetectabile. La famosa affermazione che sia impossibile è basata su un loop logico, non su un fatto oggettivo. Gli autori sono cauti nell'affermare di non aver dimostrato che la velocità assoluta sia rilevabile nel nostro mondo reale (perché il nostro mondo non segue esattamente le regole di Newton), ma hanno dimostrato che i vecchi argomenti che sostengono che essa debba essere indetectabile sono fallaci. È un promemoria del fatto che, proprio perché qualcosa sembra impossibile da misurare, non significa che l'universo abbia una regola che lo proibisca; a volte, significa solo che non abbiamo trovato il modo giusto di porre la domanda.

Problema
L'articolo affronta una tesi fondamentale all'interno della filosofia della fisica: che la velocità assoluta sia intrinsecamente indetectabile in un universo newtoniano. Sebbene Newton avesse postulato l'esistenza dello spazio assoluto e della velocità assoluta come caratteristiche reali e oggettive del mondo, egli e le generazioni successive di fisici e filosofi hanno sostenuto che tali proprietà non possano essere osservate empiricamente. La visione standard sostiene che la dinamica newtoniana stessa garantisca l'impossibilità di rilevare la velocità assoluta, citando spesso l'invarianza galileiana delle quantità relative come prova formale. Gli autori mettono in discussione la validità di questo consenso, interrogandosi specificamente se l'indetectabilità della velocità assoluta possa essere derivata esclusivamente dall'apparato formale della meccanica newtoniana senza incorrere in un ragionamento circolare.

Metodologia
Gli autori utilizzano un'analisi concettuale e formale del quadro newtoniano, concentrandosi sulla struttura logica degli argomenti usati per provare l'indetectabilità della velocità assoluta. La loro metodologia prevede:

Decostruzione degli argomenti standard: Esaminano il classico argomento secondo cui, poiché le forze dipendono solo da quantità relative (posizioni e velocità) e poiché le quantità relative sono galileianamente invarianti, le velocità assolute devono essere indetectabili.
Analisi della nozione di rilevazione: Definiscono la rilevazione in senso ampio come un processo in cui un dispositivo di misura ( $M$ ) e un sistema ( $S$ ) interagiscono in modo tale che le proprietà di $S$ diventino correlate con le proprietà di $M$ . Sostengono che, a meno che una teoria non restringa formalmente quali gradi di libertà possano codificare i risultati di una misura, qualsiasi proprietà fisica oggettiva potrebbe, in linea di principio, servire come registro.
Critica delle analisi influenti: L'articolo esamina criticamente specifici argomenti di Roberts (2008) e Wallace (2022). Identifica che Roberts si basa su assunzioni antropiche riguardanti la comunicazione nel nostro universo attuale (che non è newtoniano) per provare un punto teorico su un ipotetico universo newtoniano. Argomenta che Wallace impone una stipulazione ingiustificata secondo cui le letture di una misura debbano essere indipendenti dalle quantità varianti rispetto alla simmetria.
Costruzione di controesempi: Gli autori dimostrano che, all'interno di un universo newtoniano in cui le forze dipendono solo da quantità relative, è comunque possibile stabilire correlazioni tra la velocità assoluta di un sistema e la velocità assoluta di un dispositivo di misura. Utilizzano l'esempio di un urto elastico monodimensionale per mostrare che la velocità assoluta finale di un rilevatore può codificare la velocità assoluta iniziale di un bersaglio, anche se l'interazione stessa è puramente relazionale.

Contributi Chiave

Identificazione del ragionamento circolare: Il contributo primario è la dimostrazione che gli argomenti standard per l'indetectabilità della velocità assoluta sono una petizione di principio. Gli autori dimostrano che tali argomenti assumono implicitamente la conclusione (ovvero che solo le quantità galileianamente invarianti siano rilevabili) invece di derivarla dalle leggi di Newton.
Equivalenza formale dei protocolli di rilevazione: L'articolo stabilisce che, per quanto riguarda le caratteristiche formali rilevanti per la rilevazione, le velocità assolute e relative si comportano in modo identico. Entrambe permettono protocolli di misurazione adeguati, l'instaurazione delle necessarie correlazioni e la soddisfazione dei requisiti controfattuali.
Disaccoppiamento tra registrazione e rilevabilità: Gli autori chiariscono che, sebbene la registrazione di una misura di velocità assoluta non possa essere effettuata in termini di proprietà relative (a causa del disaccoppiamento del centro di massa dai gradi di libertà relazionali), ciò non implica che la proprietà sia indetettabile. La rilevazione può avvenire se il risultato viene registrato in termini di proprietà assolute (ad esempio, la velocità assoluta finale del rilevatore).
Critica delle stipulazioni antropocentriche: L'articolo argomenta contro l'importazione di fatti empirici dal nostro universo attuale (dove la velocità assoluta appare indetettabile) nella analisi teorica di un ipotetico universo newtoniano.

Risultati
L'analisi produce i seguenti risultati:

Non esistono ragioni formali all'interno del quadro newtoniano per concludere che la velocità assoluta sia indetettabile.
La tesi che la velocità assoluta sia indetettabile si basa su una stipulazione arbitraria secondo cui i registri di misura devono essere limitati a quantità relazionali (galileianamente invarianti).
In un universo newtoniano, un dispositivo di misura può misurare con successo la velocità assoluta di un sistema correlando la velocità assoluta iniziale del sistema con la velocità assoluta finale del dispositivo, anche se le forze di interazione sono puramente relazionali.
Gli argomenti presentati da Roberts (2008) e Wallace (2202) non forniscono una prova non circolare e formale dell'indetectabilità perché si basano su assunzioni esterne o restrizioni ingiustificate sui registri di misura.

Significatività
L'articolo afferma che la sua significatività risiede nel correggere un malinteso fondamentale nella filosofia della fisica riguardo alla relazione tra teoria formale e rilevabilità empirica. Gli autori sostengono che la visione standard — ovvero che la dinamica newtoniana stessa garantisca l'impossibilità di rilevare la velocità assoluta — sia errata. Al contrario, l'indetectabilità della velocità assoluta nel nostro mondo è un fatto empirico, non una conseguenza necessaria del formalismo newtoniano.

L'implicazione più ampia, come dichiarato dagli autori, è una lezione metodologica per la filosofia della scienza: bisogna essere sospettosi di qualsiasi affermazione all'interno di una teoria fisica che ponga l'esistenza di entità "reali ma indetectabili". Tali affermazioni spesso si basano su stipulazioni arbitrarie su ciò che conta come un registro rilevabile, piuttosto che derivare dai principi formali della teoria. Gli autori suggeriscono che questa analisi getta il dubbio su altri casi presunti di indiscernibilità "in linea di principio" tra teorie fisiche, come quelli discussi nel contesto della teoria dell'onda pilota di de Broglie-Bohm, e mette in guardia contro l'uso dell'adeguatezza empirica per motivare restrizioni teoriche sulla rilevabilità.

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