Relatività speciale

6. Perchè la luce non si può superare

di Gianluca Li Causi

Per accettarlo, dobbiamo comprendere che è una questione di concetti relativi, per questo la teoria si chiama “Relatività”.

Vi faccio un esempio: due concetti relativi molto familiari sono quelli di lento e veloce: non ha senso chiedersi se la vostra macchina si stia muovendo lentamente o velocemente “in realtà”: può essere veloce rispetto alla strada, ma al tempo stesso lenta rispetto a un’altra vettura che vi stia superando, come abbiamo visto prima.

E non fatevi ingannare, la velocità rispetto alla strada, quella che leggete sul contachilometri, non è più reale delle altre: se ci pensate stiamo su un pianeta che gira e ci trascina verso Est a più di 1200 km/h, quindi se un aereo vi passa sopra la testa puntando verso Ovest proprio a 1200 Km/h direte che è “molto veloce”, ma se lo guardate dallo spazio vedrete l’aereo fermo e la Terra che gli gira sotto nell’altro verso! “Lento” e “veloce” quindi non sono concetti assoluti, ma concetti intrinsecamente relativi.

Ecco, la Teoria della Relatività non fa altro che mostrarci come nel mondo in cui viviamo non solo i concetti di “lento” e “veloce”, ma anche quelli di “lunghezza” e “durata”, che fino ad ora abbiamo ritenuto concetti assoluti, siano allo stesso modo intrinsecamente relativi!

Come la velocità dipende dall’osservatore, così la lunghezza e la durata sono diverse a secondo del moto di chi le misura.

Vi ci vorrà un po’ ad abituarvi a questo… è normale.

Ma c’entra qualcosa tutto questo con l’impossibilità di superare la velocità della luce?

Per vederlo, consideriamo un missile superveloce che parta dalla rampa di lancio con una impressionante fiammata di gas…

Supponiamo che dopo un secondo sia già arrivato a una velocità di mille km/s e che per farlo abbia consumato mille litri di carburante.

La relatività ci dice che a questa velocità il suo tempo sarà già un po’ dilatato e il suo spazio un po’ compresso, rispetto al tempo e allo spazio misurati a terra.

Ora, se è così vuol dire che con i prossimi mille litri di carburante il missile sarà accelerato di altri mille km/s rispetto a voi, ma un po’ di meno rispetto a me che sono rimasto a terra, perché mille km per voi saranno meno di mille per me, mentre un vostro secondo corrisponderà a più di un secondo terrestre.

Misurata qui dalla Terra perciò la vostra velocità dopo 2 secondi non sarà 2000 km/s ma un po’ meno.

E così via: il vostro missile accelera sempre di meno, rispetto a me, man mano che la sua velocità aumenta, perché ogni volta impiega un tempo più lungo per spostarsi di un tratto più breve.

Facendo i conti si vede che la velocità del missile aumenta sempre, ma sempre di meno, e si avvicina sempre di più alla velocità della luce, ma senza mai raggiungerla.

Si, ma potrei dargli ogni volta una spinta maggiore in modo da compensare questo effetto”, potreste dirmi… Il problema è che in questo modo dovreste usare sempre più carburante ad ogni nuova spinta e anche qui, a conti fatti, si vede che per raggiungere la velocità della luce avreste bisogno di una quantità infinita di carburante.

superman…però aspetta, forse un modo per aggirarlo c’è”, mi dirà qualcuno di voi, “se prendo due missili superveloci che viaggiano quasi alla velocità della luce in direzioni opposte, ognuno dei due andrà circa al doppio della velocità della luce rispetto all’altro!

No, questo è ciò che accadrebbe se il tempo e lo spazio non cambiassero con la velocità. Ma abbiamo visto che non è così e in effetti quello che avviene è che la velocità di un missile rispetto all’altro è sempre minore della velocità della luce, perché ognuno dei due missili misura la velocità dell’altro con il suo metro ristretto e nel suo tempo allungato.

In pratica, ognuno dei due osserva che l’altro impiega un tempo più lungo per spostarsi di un tratto più breve, cioè va più lento!

Capito adesso perché non si può superare la velocità della luce?

Facendo i conti, se ogni missile andasse a 290 mila km/s, la velocità relativa dei due missili sarebbe di poco superiore a 299 mila km/s: vicinissima, ma sempre inferiore, a quella della luce.

È una limitazione intrinseca, non si può scappare.

 

Solo SuperMan, nel suo mondo di fantasia, può dire: “Via, più veloce della luce!”

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Ultima modifica: 28 maggio 2018

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