Nella fantascienza, gli equipaggi spaziali spesso hanno la tecnologia per muoversi alla velocità della luce. Nelle pellicole di Star Trek o Star Wars tutti i protagonisti viaggiano a velocità prossime alla luce per colmare distanze spaziali enormi. Ma proviamo a porci una domanda: cosa accadrebbe al nostro corpo andando così veloce ?
Il vero problema non è la velocità finale
Innanzitutto la velocità della luce è pari a 299.792.458 metri al secondo ! Supponiamo che sia possibile per un essere umano muoversi a questa velocità. In realtà non ci sarebbe alcun problema, di per sé. Una persona che si muove a una velocità costante molto elevata non sentirebbe praticamente nulla. Quindi non ci accorgeremmo nemmeno di muoverci così velocemente.
Il problema insuperabile sarebbe l’accelerazione per raggiungere effettivamente quella velocità. Troppa forza di accelerazione può ferirci e addirittura persino ucciderci. Ad accelerazioni elevate, il cuore ha difficoltà a pompare il sangue nel nostro corpo. La maggior parte degli esseri umani è in grado di sopportare forze di accelerazione da quattro a sei volte superiori a quelle della gravità ma solo per un breve periodo di tempo.
Man mano che la forza g aumenta, la capacità del corpo di far circolare il sangue dai piedi alla testa diventa limitata. Quando il sangue inizia a non circolare bene verso il cervello, si sviene immediatamente. Se la forza dovuta all’accelerazione non diminuisce o non si ferma, si arriva alla morte per carenza di ossigeno.
Il corpo e le forti accelerazioni
Ai piloti di caccia oppure di F1 che sperimentano alti livelli di forza G, vengono insegnate tecniche per evitare di svenire. Una di queste è contrarre i muscoli di braccia e gambe per ridurre l’afflusso di sangue alle estremità. Inoltre i piloti di caccia usano tute speciali che danno la possibilità di resistere fino a 9 g per brevi periodi di tempo. Se invece accelerassimo alla velocità della luce in pochi secondi ad una forza di oltre 6.000 g, come nei film di fantascienza, diventeremmo rapidamente delle frittelle umane.
Però potremmo evitare questo problema accelerando molto più lentamente nel tempo. Se per esempio volessimo accelerare alla velocità della luce in modo più sicuro, potremmo impostare la nostra ipotetica astronave a 2g. In questo caso ci vorrebbero più di cinque mesi raggiungere la velocità della luce, supponendo un movimento in linea retta e senza alcun attrito. A 1g, l’accelerazione della caduta libera dei corpi sulla Terra, ci vorrebbero più di 11 mesi di tempo.
Quindi perchè non lo facciamo subito ? In verità, risolto il problema dell’accelerazione, raggiungere questa velocità risulta essere ancora impossibile. Non si può viaggiare alla velocità della luce, ed i limite non è fisiologico, ce lo impedisce principalmente la fisica.
La relatività di Einstein
La teoria della relatività speciale di Einstein spiega che quando un oggetto dotato di massa si avvicina alla velocità della luce, la sua massa inizia ad aumentare man mano che si avvicina a quella velocità. Il concetto è difficile da intuire nell’immediato perché non consideriamo la massa come una forma di energia. Ma se riprendiamo il concetto di Einstein, E=mc2 , capiamo che massa ed energia sono grandezze correlate.
La massa, in sostanza, è la misura di quanta energia possiede un oggetto. Quindi se ne deduce che, se un oggetto potesse raggiungere la velocità della luce, dovrebbe avere una massa infinitamente grande. Ma se l’astronave raggiungesse una massa infinita, richiederebbe un’energia altrettanto infinita per mantenere quella velocità nel tempo.
Quindi lanciare una persona alla velocità della luca, richiederebbe così tanta energia da essere impossibile, anche se non infrangesse le leggi della fisica. Tuttavia, gli esseri umani possono fare in modo che alcune cose vadano molto velocemente. Queste cose sono le particelle subatomiche. Gli acceleratori di particelle possono accelerare gli elettroni a oltre il 99,9% della velocità della luce. Ma c’è una grande differenza tra far muovere un elettrone così velocemente ed un oggetto con una massa decisamente più grande. Le uniche cose che viaggiano a circa 300mila chilometri al secondo sono i fotoni, l’energia pura e, appunto, la luce.
Gli effetti sulla massa e sul tempo
L’aumento della massa è qualcosa che verrebbe osservato solo dalle persone esterne che ci vedrebbero sfrecciare. Se fossimo su un’astronave spinta alla velocità della luce, non ci sentiremmo più pesanti. Potremmo saltare e muoverci come facciamo tutti i giorni. Non noteremmo alcun cambiamento. Ma se qualcuno misurasse la nostra massa al passaggio, dovrebbe sommare alla nostra massa a riposo quella energia data dall’enorme velocità con cui stiamo attraversando lo spazio. Questo effetto prende il nome di massa relativistica.
Inoltre se potessimo muoverci alla velocità della luce, sperimenteremmo gli effetti della relatività sul tempo come predetto sempre da Einstein. Per noi il tempo si muoverebbe molto più lentamente rispetto alle persone che continuano muoversi alla velocità di tutti i giorni. Ma nonostante ciò la nostra percezione dello scorrere del tempo non cambierebbe di una virgola. Al contrario se si potessero osservare le persone che si muovono a velocità normali, sembrerebbero muoversi al rallentatore.
In realtà forse c’è un modo in cui ci muoviamo alla velocità della luce. Il nostro pianeta e ogni cosa nell’universo sono in costante movimento. La Terra ruota su se stessa ma gira anche attorno al Sole. Il Sistema Solare ruota intorno al centro galattico e perfino la nostra galassia è in movimento. È possibile che se ci allontanassimo da una galassia molto rapidamente rispetto ad una altra galassia, ci sposteremmo, rispetto a quella galassia, quasi alla velocità della luce. È possibile che lo stiamo già facendo in questo istante. D’altra parte è questo il significato enorme di ciò che ha dimostrato Einstein: tutto è estremamente relativo.
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