In molti sappiamo che niente può viaggiare più veloce della luce. Nell'universo non c'è nulla che può superare questa velocità. Ma cosa accadrebbe se viaggiassimo a velocità prossime a quelle della luce? Come ci apparirebbe lo spazio attorno a noi? Nel viaggio che ci porta ad avvicinarci alla velocità della luce, vedremmo effetti relativistici incredibili che deformano il tempo e lo spazio attorno a noi.
In questo video, inoltre, capiremo perché ci apparirebbe tutto alterato E per quale motivo ciò che vedremmo noi risulterebbe diverso da ciò che vedrebbe un'altra persona? Benvenuti su Ipercosmos! La velocità della luce è un limite insuperabile.
Si tratta di una costante fisica che sta alla base della nostra conoscenza dell'universo. Questa è l'esatta velocità della luce che possiamo approssimare a 300.000 km al secondo. Ma la domanda è... Possiamo viaggiare esattamente alla velocità della luce? In molti sono convinti che non si possa raggiungere questa velocità perché la massa del corpo tenderebbe all'infinito.
Qui dobbiamo fare un attimo di chiarezza perché c'è un fraintendimento. Se io sono su un'astronave e ho la mia massa di 60 kg e viaggio a velocità prossime a quelle della luce, la mia massa non diventa infinita. No, io sono dentro l'astronave e continuo ad avere la mia massa di 60 kg, a prescindere dalla velocità.
L'errore di credere che la massa tenda all'infinito viene dall'introduzione di questo valore gamma che prende il nome di fattore di Lorentz. Ora non ci interessa entrare nel dettaglio, ma ci basta sapere che se ci muoviamo a velocità vicine a quelle della luce, questo fattore tende a infinito. E se moltiplichiamo infinito per una massa di 60 kg, otteniamo sempre infinito.
Ecco, il prodotto della nostra massa per gamma si chiama massa relativistica ed è questa che tende ad infinito, ma la nostra massa rimane invariata. Dunque non è vero che non possiamo viaggiare alla velocità della luce perché la massa tende ad infinito. Il vero motivo è che, secondo la teoria della relatività, per raggiungere tale velocità bisogna ricevere una quantità di energia infinita. Perciò i corpi dotati di massa non possono viaggiare alla velocità della luce, mentre i corpi privi di massa, come il fotone, possono viaggiare alla velocità della luce. Ok, abbiamo capito che non possiamo viaggiare alla velocità della luce, ma teoricamente possiamo avvicinarci.
Dunque, cosa accadrebbe se viaggiassimo al 90-95%, anche 99% della velocità della luce? Man mano che acceleriamo fino a questa velocità? entrano in gioco gli effetti relativistici che modificano la nostra realtà.
E per poter vedere questi effetti, ci aiuta il MIT, che con la sua sezione dedicata alla progettazione di videogiochi innovativi, ha realizzato un gioco in grado di riproporre in maniera accurata gli effetti visivi della teoria della relatività speciale. Con il supporto del fisico Gerard Kortmeier, in A Slower Speed of Light, È possibile vivere l'esperienza che si avrebbe se si viaggiasse a velocità prossime a quelle della luce. Infatti a queste velocità si verificherebbero diversi effetti relativistici incredibili, tra i quali anche la possibilità di vedere nel passato. Per comodità non siamo noi ad accelerare, ma prendendo queste sfere si riduce sempre di più il valore della velocità della luce e gli effetti relativistici diventano più evidenti.
Ma andiamo con ordine. perché per capire nel dettaglio cosa succede dobbiamo conoscere un piccolo concetto fondamentale. Infatti la velocità alla quale ci stiamo muovendo va ad alterare la luce che osserviamo. Questo effetto si chiama effetto Doppler e lo possiamo capire facendo un'analogia con l'onda sonora, visto che possiamo considerare la luce come un'onda, l'onda elettromagnetica appunto.
Questo effetto l'avete visto più volte nella vostra vita. Avete presente quando un'ambulanza con le sirene accese vi passa davanti? Quello che sentite è che il suono della sirena cambia tono, passando da un tono alto ad uno più basso.
Le onde sonore della sirena si comprimono nella direzione del moto. Si ha un'alta frequenza e quindi un tono più alto. Al contrario, dietro l'ambulanza, le onde sonore si allungano. Questo corrisponde ad una bassa frequenza e dunque ad un tono più basso.
Ecco, la stessa cosa avviene alla luce, ma con la differenza che a cambiare non è il suono che sentiamo, ma i colori. che vediamo. Non importa se siamo noi a muoverci o è l'oggetto a viaggiare.
Se ci avviciniamo ad una sorgente luminosa, la lunghezza della sua luce si comprime e tende ad un colore blu, mentre quando ci allontaniamo la lunghezza dell'onda si allunga e si ha un colore tendente a rosso. C'è da dire che la luce che vediamo è solo una piccola parte dello spettro della radiazione elettromagnetica. I nostri occhi infatti Vedono la luce sotto forma di diversi colori, ma oltre il rosso abbiamo l'infrarosso e al di là del blu e viola abbiamo gli ultravioletti che i nostri occhi non possono vedere.
Ma grazie all'effetto Doppler possiamo vedere quello che solitamente ci appare invisibile. Con lo spostamento delle frequenze davanti a noi possiamo vedere la luce messa sotto forma di infrarossi. Le sorgenti di luce che prima erano invisibili ai nostri occhi ora ci appaiono luminose e colorate.
Mentre se guardiamo indietro, possiamo vedere che la luce ultravioletta si è spostata nello spettro visibile. Lo spostamento della frequenza, però, vale anche per la luce visibile. Dunque, la luce emessa davanti a noi potrebbe spostarsi nell'ultravioletto e quindi vedremmo sparire gli oggetti. Anche dietro di noi vedremmo la luce che si sposta nell'infrarosso, con la sparizione di ciò che prima potevamo vedere.
Inoltre, quando ci muoviamo verso gli oggetti, Questi li vediamo più luminosi a causa di quello che viene chiamato effetto faro. La luce tende a concentrarsi nella direzione del moto, perciò quando ci muoviamo verso un oggetto, ai nostri occhi arrivano più fotoni. Per questo motivo vediamo gli oggetti davanti a noi più luminosi. Al contrario, quando ci allontaniamo, ai nostri occhi arriverà meno luce, e dunque ci apparirà tutto più buio. Un altro effetto della relatività ristretta è la contrazione delle lunghezze.
Un osservatore esterno che guarda un oggetto che si muove a velocità vicine a quelle della luce vedrà la sua lunghezza accorciarsi nella direzione del moto, mentre per chi si sta muovendo vedrà lo spazio davanti a sé accorciarsi. È come se lo spazio attorno a noi si comprimesse davanti ai nostri occhi. Nel gioco, quando si raggiunge la velocità della luce, viene rimosso l'effetto di saturazione dei colori. per dare maggiore risalto alla deformazione.
Da queste immagini però si vede che lo spazio davanti a noi sembri allontanarsi, non accorciarsi. In realtà è un effetto ottico causato proprio dalla contrazione delle lunghezze. Mentre acceleriamo verso la velocità della luce, nel nostro campo visivo appare uno spazio più ampio proprio per la contrazione delle lunghezze. Infatti gli oggetti che prima erano di lato o addirittura fuori dal nostro campo visivo Adesso ci appaiono davanti e questo porta all'effetto ottico di vederli più lontani, ma in realtà è il contrario. Da questo ne deriva un'altra conseguenza degli effetti della relatività.
Se lo spazio davanti a noi è più corto, significa che il nostro viaggio durerà di meno. Tanto più viaggiamo a velocità prossime a quelle della luce, tanto più breve diventerà il tempo per spostarci. Se potessimo viaggiare esattamente alla velocità della luce...
allora il viaggio sarebbe istantaneo. Infatti per i fotoni il tempo non esiste. Questo però vale solo per noi, mentre per un osservatore esterno che ci guarda il nostro viaggio potrebbe durare persino anni. Ora fate attenzione a cosa accade quando ci muoviamo verso questi personaggi. Li vediamo camminare più velocemente, come se accelerassero, mentre se ci allontaniamo li vediamo camminare più lentamente.
Questo effetto Dipende dal fatto che davanti a noi il tempo scorre più velocemente, mentre guardando indietro vediamo tutto più rallentato. Dunque se fossimo a bordo di un'astronave che partisse dalla Terra per viaggiare nello spazio, vedremmo gli abitanti del nostro pianeta muoversi sempre più lentamente. E non solo, visto che la luce impiega del tempo per arrivarci, li vedremmo come erano nel passato.
dunque più giovani rispetto alla loro età reale. A causa dell'effetto Doppler vedremo la luce emessa dalla Terra spostarsi sempre di più verso il rosso fino a scomparire. Un'altra cosa che sicuramente avete notato è che tanto più ci muoviamo veloci, tanto più gli oggetti attorno a noi ci appaiono curvati. Notate come questo portale risulta notevolmente deformato? Questo effetto è una conseguenza delle trasformazioni di Lorenz.
Poiché la velocità della luce è sempre costante, significa che lo spazio e il tempo del mondo attorno a noi devono curvarsi. Il tempo e le distanze che noi misuriamo sono diversi dal tempo e dalle distanze del mondo attorno a noi. La luce che parte dal punto più lontano del portale impiegherà più tempo ad arrivare verso i nostri occhi rispetto alla luce che parte dal punto più vicino. Perciò non solo gli oggetti ci appaiono ruotati, ma più sono lontani e più li vediamo come erano nel passato. Abbiamo detto che è impossibile viaggiare alla velocità della luce, ma gli effetti relativistici diventano sempre più evidenti man mano che ci avviciniamo a questo valore.
La teoria della relatività si chiama così proprio per indicare che ciò che accade è relativo a chi osserva. Se siamo fermi, vedremo cose diverse da chi è in movimento. Quindi chi ha ragione?
Chi può dire com'è fatto realmente l'universo se uno stesso evento viene visto diversamente da chi osserva? La risposta è che tutti hanno ragione, perché l'universo è relativo. Bene, io vi ringrazio se siete arrivati fin qui.
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