Il mondo diventa più strano più ti avvicini alla velocità della luce. Nikada/Getty Images Quando eravamo bambini, siamo rimasti sorpresi dal fatto che Superman potesse viaggiare più veloce di un proiettile in corsa. Potremmo anche immaginarlo, inseguendo un proiettile sparato da un'arma, il braccio destro disteso, il suo mantello che si increspa dietro di lui. Se ha viaggiato a metà della velocità del proiettile, la velocità con cui il proiettile si allontanava da lui si sarebbe dimezzata. Se ha davvero viaggiato più veloce del proiettile, lo avrebbe superato e avrebbe aperto la strada. Andare, Superuomo! In altre parole, Le buffonate aeree di Superman obbedivano alle visioni dello spazio e del tempo di Newton:che le posizioni e i movimenti degli oggetti nello spazio dovrebbero essere tutti misurabili rispetto a un assoluto, sistema di riferimento immobile.
Agli inizi del 1900, gli scienziati erano fermi alla visione newtoniana del mondo. Poi arrivò un matematico e fisico di origine tedesca di nome Albert Einstein e cambiò tutto. Nel 1905, Einstein pubblicò la sua teoria della relatività speciale, che ha presentato un'idea sorprendente:non esiste un quadro di riferimento preferito. Tutto quanto, anche il tempo, è relativo. Due importanti principi sono alla base della sua teoria. Il primo affermava che le stesse leggi della fisica si applicano ugualmente in tutti i sistemi di riferimento in costante movimento. Il secondo ha detto che la velocità della luce - circa 186, 000 miglia al secondo (300, 000 chilometri al secondo) - è costante e indipendente dal movimento dell'osservatore o dalla fonte di luce. Secondo Einstein, se Superman inseguisse un raggio di luce a metà della velocità della luce, il raggio avrebbe continuato ad allontanarsi da lui esattamente alla stessa velocità.
Questi concetti sembrano ingannevolmente semplici, ma hanno alcune implicazioni sconvolgenti. Uno dei più grandi è rappresentato dalla famosa equazione di Einstein, E =mc², dove E è l'energia, m è la massa e c è la velocità della luce. Secondo questa equazione, massa ed energia sono la stessa entità fisica e possono essere cambiate l'una nell'altra. A causa di questa equivalenza, l'energia che un oggetto ha a causa del suo movimento aumenterà la sua massa. In altre parole, più velocemente un oggetto si muove, maggiore è la sua massa. Questo diventa evidente solo quando un oggetto si muove molto velocemente. Se si muove al 10% della velocità della luce, Per esempio, la sua massa sarà solo dello 0,5% in più del normale. Ma se si muove al 90% della velocità della luce, la sua massa raddoppierà.
Quando un oggetto si avvicina alla velocità della luce, la sua massa sale precipitosamente. Se un oggetto cerca di viaggiare 186, 000 miglia al secondo, la sua massa diventa infinita, e così anche l'energia necessaria per spostarlo. Per questa ragione, nessun oggetto normale può viaggiare più veloce o più veloce della velocità della luce.
Questo risponde alla nostra domanda, ma divertiamoci un po' nella pagina successiva e modifichiamo leggermente la domanda.
Abbiamo coperto la domanda originale, ma se lo modificassimo per dire, "E se viaggiassi quasi alla velocità della luce?" In quel caso, sperimenteresti degli effetti interessanti. Un risultato famoso è qualcosa che i fisici chiamano dilatazione del tempo , che descrive come il tempo scorre più lentamente per gli oggetti che si muovono molto rapidamente. Se volassi su un razzo viaggiando al 90 percento della velocità della luce, il passare del tempo per te sarebbe dimezzato. Il tuo orologio avanzerebbe solo di 10 minuti, mentre passerebbero più di 20 minuti per un osservatore terrestre.
Avresti anche alcune strane conseguenze visive. Una di queste conseguenze si chiama aberrazione , e si riferisce a come il tuo intero campo visivo si ridurrebbe a un minuscolo, "finestra" a forma di tunnel davanti alla tua navicella spaziale. Questo accade perché fotoni (quei pacchetti di luce estremamente piccoli) - anche i fotoni dietro di te - sembrano provenire dalla direzione in avanti. Inoltre, noteresti un estremo effetto Doppler , che farebbe sì che le onde luminose delle stelle di fronte a te si accalchino insieme, facendo apparire gli oggetti blu. Le onde luminose delle stelle dietro di te si allargherebbero e apparirebbero rosse. Più veloce vai, più estremo diventa questo fenomeno fino a quando tutta la luce visibile dalle stelle di fronte al veicolo spaziale e le stelle sul retro non vengono completamente spostate dallo spettro visibile noto (i colori che gli umani possono vedere). Quando queste stelle escono dalla tua lunghezza d'onda percettibile, sembrano semplicemente sbiadire nel nero o svanire sullo sfondo.
Certo, se vuoi viaggiare più veloce di un fotone in corsa, avrai bisogno di più della stessa tecnologia missilistica che usiamo da decenni. Forse indossare collant blu e un mantello rosso non è un'idea così inverosimile, dopotutto.
Pubblicato originariamente:21 luglio 2011
