Che cos è lo spazio tempo come spiegarlo ai bambini

Lo spaziotempo è reale

Nel XXI secolo, due teorie hanno motivato numerosi esperimenti sulle relazioni tra spazio e tempo: La teoria della grandezza (ATOM; Walsh, 2003) e la teoria delle metafore (MT; Lakoff e Johnson, 1999). Queste teorie portano a previsioni diverse su come lo spazio e il tempo siano esattamente correlati nel nostro cervello e nella nostra mente.

Secondo l'ATOM, lo spazio, il tempo e altri domini protesici1 come la numerosità e la luminosità sono rappresentati nel cervello e nella mente da un sistema analogico comune di grandezze. L'ATOM è supportato da esperimenti comportamentali che mostrano un priming o un'interferenza interdimensionale tra diversi domini protesici (Henik e Tzelgov, 1982; Dormal e Pesenti, 2007; Bueti e Walsh, 2009) e da studi di neuroimaging che dimostrano che l'elaborazione della magnitudine in vari domini attiva aree sovrapposte nel lobo parietale (Fias et al., 2003; Pinel et al., 2004; Dormal e Pesenti, 2009; cfr. Gijssels et al., 2013).

L'ipotesi implicita nell'ATOM è che questi domini "ATOMici" siano simmetricamente interconnessi. Di conseguenza, Walsh (2003) inquadra le previsioni in termini simmetrici, ipotizzando una "sovrapposizione di regioni cerebrali" e un "priming interdimensionale", senza specificare alcuna direzionalità degli effetti di priming o di interferenza. Se lo spazio e il tempo sono entrambi rappresentati dalla stessa metrica analogica della magnitudine, non c'è alcuna ragione a priori per supporre che le rappresentazioni in un dominio debbano dipendere in modo asimmetrico dalle rappresentazioni nell'altro.

Teoria spazio-temporale

Lo spazio è un argomento incredibilmente emozionante da insegnare ai bambini. Come insegnante di scienze qualificata, adoro osservare lo stupore e la meraviglia sui volti dei bambini quando imparano a conoscere la vastità dello spazio, i colori e le dimensioni dei diversi pianeti e le nostre missioni sulla Luna e oltre.

Insegnare ai bambini può essere meravigliosamente gratificante. Soprattutto ispirare le giovani menti e fornire risposte preziose a domande scottanti. Ma, a mio avviso, l'insegnamento è ancora migliore quando si ha il tempo e l'energia per essere il miglior insegnante possibile.

Spesso insegnanti fantastici lasciano la carriera che amano perché non hanno abbastanza tempo per la famiglia o perché ritengono di dedicare troppo tempo alla pianificazione o alla valutazione e non all'insegnamento vero e proprio.

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Che cos'è il tessuto spazio-temporale

Nella meccanica classica non relativistica, l'uso dello spazio euclideo al posto dello spazio-tempo va bene, perché il tempo è trattato come universale con una velocità di passaggio costante che è indipendente dallo stato di moto di un osservatore.

Ma in un universo relativistico, il tempo non può essere separato dalle tre dimensioni dello spazio. Questo perché la velocità osservata del tempo dipende dalla velocità dell'oggetto rispetto all'osservatore. Inoltre, la forza di un campo gravitazionale rallenta lo scorrere del tempo per un oggetto visto da un osservatore esterno al campo.

Ovunque esista la materia, essa piega la geometria dello spaziotempo. Ciò si traduce in una forma curva dello spazio-tempo che può essere intesa come gravità. Le linee bianche nella figura a destra rappresentano l'effetto della massa sullo spazio-tempo.

Nella meccanica classica, l'uso dello spaziotempo è facoltativo, poiché il tempo è indipendente dal moto nelle tre dimensioni dello spazio euclideo. Tuttavia, quando un corpo si muove a velocità prossime a quella della luce (velocità relativistiche), il tempo non può essere separato dalle tre dimensioni dello spazio. Il tempo, dal punto di vista di un osservatore fermo, dipende da quanto l'oggetto si muove vicino alla velocità della luce.

Che cos'è il tempo?

In fisica, lo spaziotempo è un modello matematico che combina i collettori dello spazio e del tempo inerziali (x,y) con un quadro di riferimento non inerziale dello spazio e del tempo (x',t') in un modello quadridimensionale che mette in relazione una posizione (quadro di riferimento inerziale) con il campo (fisico). Un vettore quadruplo (x,y,z,t) costituito dagli assi delle coordinate più il tempo può essere utilizzato con il quadro non inerziale per illustrare le specificità del moto, ma non deve essere confuso con il modello dello spaziotempo in generale. I diagrammi dello spaziotempo generalizzano gli effetti del tempo che scalano lo spazio, come descritto dalla relatività speciale, e aiutano a visualizzare perché osservatori diversi percepiscono in modo diverso dove e quando si verificano gli eventi.

Fino al XX secolo, si riteneva che la geometria tridimensionale dell'universo (la sua espressione spaziale in termini di coordinate, distanze e direzioni) fosse indipendente dal tempo unidimensionale. Il fisico Albert Einstein ha contribuito a sviluppare l'idea di spaziotempo come parte della sua teoria della relatività. Prima del suo lavoro pionieristico, gli scienziati avevano due teorie separate per spiegare i fenomeni fisici: le leggi fisiche di Isaac Newton descrivevano il moto degli oggetti massivi, mentre i modelli elettromagnetici di James Clerk Maxwell spiegavano le proprietà della luce. Tuttavia, nel 1905, Einstein basò un lavoro sulla relatività speciale su due postulati: