domenica, gennaio 13, 2013

Velocità della luce: più lenti non si può (parte 2)

(Se ti sei perso la parte 1)

Quando si immagina la trama del tessuto spazio-temporale si dovrebbe pensare a qualcosa di quadridimensionale, cosa a cui la nostra mente non è assolutamente abituata visto che ci siamo evoluti in un mondo a tre dimensioni e tutti i nostri sensi sono tarati per muoverci in un ambiente simile. L'escamotage per entrare nel mondo immaginato da Minkowski ed Einstein è quello di tralasciare qualche coordinata spaziale (tanto sappiamo bene com'è fatto lo spazio a tre dimensioni) per far subentrare quella temporale, prendendo per esempio come partenza un mondo piatto in cui gli oggetti bidimensionali si possano muovere solo avanti-indietro e sinistra-destra: a pensarci bene non è nemmeno una approssimazione tanto lontana da molte situazioni reali, visto che quando siamo per esempio in bici non abbiamo modo ne di volare ne di scavare e quindi i nostri spostamenti sono, ci permettiamo di dire, a due dimensioni. A questo punto dobbiamo aggiungere la dimensione temporale che possiamo immaginare come tutti i fotogrammi del percorso che faremo in bici, magari sovrapposti uno sull'altro come in una risma di fogli, in pratica un cubo in cui la traiettoria nello spazio e nel tempo sia rappresentata da una linea che congiunge i vari punti (uno per foglio) in cui la bici si è trovata durante il tragitto.

Ancora più semplicemente vorrei introdurvi alla analogia che prediligo: pensate  ad una pellicola di un film in proiezione, dove ogni fotogramma rappresenta uno dei fogli immaginati prima; ora proviamo ad immaginare di essere seduti e di guardare il film che inizia con la bici ferma e di misurare la velocità con cui i fotogrammi scorrono davanti ai nostri occhi o meglio la velocità della pellicola: troveremo che in quel istante il nastro viaggia a circa 300.000 km/s (ricordiamo che lo scorrere dei fotogrammi rappresenta lo scorrere del tempo).
Ad un certo punto la  bici parte col suo ciclista, sempre inquadrata nel nostro fotogramma, e raggiunge la velocità di 100 km/s (è una bici truccata oppure il ciclista è dopato), mentre noi ci apprestiamo a misurare nuovamente la velocità della pellicola per rilevare che questa invece ha rallentato a 299900 km/s; niente di strano, infatti sappiamo bene che, a causa della relatività ristretta, gli oggetti in movimento rallentano il loro orologio che visto da un osservatore esterno (ricordiamo che noi siamo seduti ed il film lo guardiamo), ci apparirà rallentato.



Se quindi il ciclista riuscisse pedalando ad arrivare a 200000 km/s troveremo che la pellicola sarebbe rallentata a 100000 km/s e quindi il film apparirebbe come uno slow motion; quello che però vorrei che notaste è che la somma delle velocità della pellicola (cioè dello scorrere del tempo) e della bicicletta è sempre 300000 km al secondo che poi non è altro che la velocità della luce:
questo sta a significare che ogni cosa nell'universo corre alla velocità della luce ma, siccome la velocità si scompone nelle varie direzioni dello spazio-tempo, nella nostra apparente quiete spaziale di spettatori seduti, noi corriamo a grande velocità nella direzione del tempo, e ciò attenua gli effetti relativistici nella nostra esperienza quotidiana (anche quando ci stiamo muovendo nelle dimensioni spaziali a piccole velocità).


Tale rivelazione ci mette innanzi ad alcune considerazioni molto interessanti:

1) i fotoni che compongono lo spettro elettromagnetico (come per esempio la luce visibile) viaggiano alla velocità della luce diretti esclusivamente nelle tre direzioni spaziali e quindi la loro pellicola (per tornare al film proiettato in precedenza) è completamente immobile e si trovano al di fuori del tempo, senza mai che un secondo sia trascorso per loro dal Bigbang, come degli eterni highlanders;
2) i fotoni sono privi di massa ed è questa la ragione che permette loro di raggiungere la velocità della luce nella direzione spaziale;
3) l'uomo in bici possiede una massa quando è fermo  (massa a riposo) ma durante la corsa la sua massa aumenterà (massa relativistica che sarebbe meglio indicare come energia totale) a causa delle conseguenze della relatività ristretta.

Rimanendo nel nostro cinema virtuale, vuoi mica vedere che l'inerzia in eccesso, che si crea acquistando velocità nelle direzioni spaziali, finisce per appesantire la pellicola (la dimensione temporale) che sarà costretta a rallentare, essendo il motore del proiettore (dell'universo) sempre lo stesso per tutti gli attori e gli spettatori di questo film?

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