Relatività - Il Primo Problema, la barriera della velocità della luce

Ora tratteremo il primo problema (e in molti casi anche l'unico) che salta alla mente di coloro che affrontano il problema della relatività. Tale problema è la barriera della velocità luce.

Considerate due osservatori, A e B. Supponiamo sia A fermo sulla Terra. B sorpasserà A con una velocità relativisticamente alta. Se la velocità di B è pari all'80% di quella della luce rispetto ad A, allora il suo Gamma è pari a 1,666666 = 1/0,6

Così dal punto di vista di A, il tempo di B è rallentato e le lunghezze, nella direzione di movimento di B sono per B stesso accorciate di un fattore 0,6. Se B stava viaggiando a 0,9c, allora tale fattore diventa pari a circa 0,436; a 0,99c, è circa 0,14. In breve, come la velocità di B tende alla velocità della luce così A vedrà il tempo di B rallentare infinitamente e le distanze di B accorciarsi. In aggiunta, se la velocità di B è 0,8c rispetto ad A, allora A vedrà la massa di B aumentata di un fattore pari al Gamma. Ovviamente dal punto di vista di A, B non sarà capace di raggiungere la velocità della luce senza fermare il suo tempo, ridurre ad un nulla le lunghezze nella direzione di movimento, e consumare una quantità infinita di energia (a causa dell'incremento di massa).

Ora diamo un'occhiata a quanto succede dal punto di vista di B (considereremo allora B fermo).

Per prima cosa si noti che il Sole, gli altri pianeti e le stelle vicine non si stanno muovendo a velocità relativistiche rispetto alla Terra; così considereremo tutti questi oggetti come appartenenti allo stesso sistema di riferimento. Ora B si sta muovendo vicino alla Terra e alle stelle vicine però dal suo punto di vista sono solo questi oggetti che si stanno spostando ad alta velocità rispetto a lui. Così per B, sarà il tempo della Terra ad essere rallentato, l'energia di tali oggetti ad essere diventata grandissima, e le distanze tra gli oggetti di tale sistema di riferimento ad essere divenute più piccole.

Consideriamo ora la distanza tra la Terra e le stelle vicino a cui B sta passando. Dal punto di vista di B, tanto più la velocità si approssima a quella della luce, quanto più tale distanza diventa piccola. Così dal suo punto di vista può viaggiare da una stella ad un'altra in un tempo trascurabile (questo spiega come A sembri pensare che il tempo di B sia praticamente fermo durante l'intero viaggio a velocità prossima a quella della luce). Se B pensa che alla velocità della luce le distanze tendono a 0 e che è in grado di raggiungere un posto istantaneamente, allora dal suo punto di vista, c è la più alta velocità possibile.

Così da entrambi i punti di vista, sembra come se la velocità della luce non possa essere raggiunta, né tantomeno superata. Comunque, grazie ad una certa dose di immaginazione, è possibile aggirare con metodi fittizi tale problema. Alcune di tali soluzioni implicano lo spostarsi dal punto A al punto B senza transitare attraverso lo spazio interposto tra loro. Ad esempio, considerate una quarta dimensione che possiamo usare per avvicinare due punti del nostro universo. Allora una nave potrebbe viaggiare tra questi due punti senza spostarsi nello spazio tra loro, quindi superando la barriera della luce.

Un'altra idea consiste nel curvare lo spazio tra i due punti facendolo diventare minore. In poche parole, ciò è come i viaggi relativistici appaiono dal punto di vista del viaggiatore; comunque, in questo caso non si vuole che si verifichi in contemporanea alla diminuzione delle lunghezze anche la trasformazione del tempo. Così, curvando lo spazio in modo da creare la distorsione spaziale senza creare la distorsione temporale, si può immaginare di superare il problema della velocità luce.

Di nuovo ricordo che queste soluzioni tengono conto unicamente del problema costituito dalla barriera velocità luce.