Il professore ci ha posto di fronte a due quesiti:
il primo quesito è sul perché non si verifichi la relatività galileiana, e quindi sul perché la velocità della luce sia insuperabile, per capire questo concetto dobbiamo comprendere che è una questione di concetti relativi, per questo la teoria si chiama “Relatività”.
La Teoria della Relatività ci mostra che nel mondo in cui viviamo non solo i concetti di “lento” e “veloce”, ma anche quelli di “lunghezza” e “durata”, che riteniamo 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.
Ma cosa c’entra tutto questo con l’impossibilità di superare la velocità della luce?
Per capirlo , 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.
il vostro missile accelera sempre di meno, rispetto a me, man mano che la sua velocità aumenta, 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.
Il secondo quesito è sul rapporto tra massa, velocità e energia.
Oltre un secolo fa Albert Einstein ha dimostrato che l’energia E di un corpo è legata alla sua massa m secondo la famosa equazione E=mc2, dove “c” è la velocità della luce (299.792,458 km/s). (questa velocità si raggiunge solo quando la luce attraversa il vuoto perfetto).
Questa relazione dice che energia e massa sono due entità equivalenti, che possono trasformarsi l’una nell’altra. E questo è esattamente ciò che accade quando acceleriamo un oggetto (anche se noi non ce ne accorgiamo): l’energia che gli imprimiamo va in piccolissima parte ad aumentare la sua massa.
A mano a mano che la velocità aumenta occorre sempre più energia per aumentarne ulteriormente la velocità, e questo accade perché sempre più energia si trasforma in massa. In pratica, quanto più ci si avvicina alla velocità della luce, tanto più l’oggetto diventa massiccio e intrasferibile . Al 99,9% della velocità della luce, per esempio, un uomo di 80 kg avrebbe una massa di circa 2 tonnellate.
Cercare di “spingerlo” per fargli superare la “barriera” della luce avrebbe come unico risultato quello di aumentare la sua massa di tantissimo, lasciandone la velocità praticamente inalterata. Ecco perché la velocità “c” non può essere mai raggiunta, in più i fotoni non avendo massa non hanno niente che opponga resistenza al loro moto a meno che nel loro percorso non incontrassero attriti.