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Perché qualcosa non può andare più veloce della velocità della luce?

 

Einstein una volta definì la velocità della luce “Il limite di velocità dell’Universo”. Sosteneva che viaggiare più veloce della velocità della luce avrebbe violato il principio di causalità.

Per i non addetti ai lavori ciò significa causa ed effetto. Un esempio di ciò sarebbe un proiettile che colpisce un bersaglio prima ancora che il grilletto fosse premuto.

Accelerare alla velocità della luce o superarla violerebbe anche alcune condizioni energetiche fondamentali.

Potrebbe anche consentire il viaggio nel tempo .

La velocità della luce (o la velocità di un fotone) in un vuoto quasi perfetto è esattamente 300.000 km al secondo.

Percepiamo fotoni (luce) che viaggiano a questa velocità perché sono privi di massa o non hanno “peso” (ma hanno energia cinetica).

Ogni particella nel nostro Universo (compresi i fotoni) si muove o “nuota” attraverso ciò che gli scienziati chiamano “il campo di Higgs”. Come risultato di questa interazione, le particelle acquisiscono la loro massa.

Particelle diverse interagiscono con il campo di Higgs con diversi punti di forza, motivo per cui alcune particelle sono più pesanti (hanno più massa) di altre. I fotoni si muovono, ma non interagiscono affatto con il campo di Higgs.

Poiché i fotoni non interagiscono con il campo di Higgs, significa che non sono vincolati da alcun limite di velocità. Sono liberi di muoversi alla massima velocità possibile – la loro velocità “leggera”.

Perché la velocità della luce non è più bassa o più veloce di 300.000 km al secondo? È perché quella velocità esatta è una costante fondamentale del nostro Universo.

Chiedersi perché la luce non viaggia a una velocità diversa è come chiedersi perché la gravità non sia invertita o come sarebbe se il nostro Universo avesse solo 2 dimensioni spaziali anziché 3 (4 se si include il tempo).

Quelle costanti, insieme alla velocità della luce, furono messe in atto quando il nostro Universo fu creato nel momento del Big Bang.

Le particelle che hanno massa richiedono energia per accelerarle. Più vicino alla velocità della luce ottieni una particella, più energia è necessaria per andare più veloce.

Questo perché le particelle stesse diventano più massicce in proporzione alla maggiore velocità. In breve, più veloce vai, più pesante diventi.

Grazie a questa scomoda verità, se si volesse accelerare un singolo elettrone alla “velocità della luce”, sarebbe necessaria una quantità infinita di energia perché l’elettrone diventa infinitamente pesante.

Non c’è abbastanza energia nell’intero Universo per spingere solo un singolo elettrone alla velocità della luce.

Uno dei metodi usati da Einstein per aiutare a formulare la sua teoria della relatività speciale era quello di visualizzare come sarebbe l’Universo dalla prospettiva di un fotone.

Einstein vide che la vita come un fotone sarebbe piuttosto bizzarra. Ad esempio, se tu fossi un fotone, il tempo non avrebbe alcun significato per te-tutto sembrerebbe accadere istantaneamente.

Immagina per un momento di essere un piccolo fotone felice creato da una stella in un’altra galassia a circa 4 miliardi di anni luce di distanza.

Dal mio punto di vista qui sulla Terra, hai impiegato esattamente 4 miliardi di anni per viaggiare da quella stella fino a quando non hai raggiunto la mia retina.

Dal tuo punto di vista, un istante in cui sei stato creato e poi il successivo, stai rimbalzando o essere assorbito dal mio bulbo oculare.

Non hai sperimentato il passare del tempo. La tua nascita e morte sono avvenute istantaneamente.

Questo perché il tempo rallenta per te man mano che ti avvicini alla velocità della luce e, a questo, si ferma completamente.

Questo è anche un altro motivo per cui nulla può andare più veloce della luce. Sarebbe come rallentare una macchina fino a fermarsi e poi provare a rallentare piuttosto che fermarsi completamente.

Si dovrebbe pensare alla velocità della luce come a “velocità infinita”. Un malinteso comune è pensare che la velocità della luce sia come qualsiasi altra velocità finita.

La velocità della luce è limitata solo dalla prospettiva dell’osservatore esterno; dalla prospettiva di un fotone, è infinito.

Se ti sposti esattamente alla velocità della luce, potresti andare ovunque, non importa quanto lontano, in esattamente zero secondi.

La luce può essere rallentata?

Esiste almeno un esempio nel mondo reale del viaggio superluminale (più veloce della luce). Sta barando un po ‘, ma si verifica quando la luce passa attraverso l’acqua.

Ricorda, nulla può andare più veloce di 300.000 km al secondo, ma i fotoni che normalmente viaggiano a quella velocità possono essere rallentati. Un esempio di questo può essere visto in acqua dove la luce viene rallentata a 3/4 della sua velocità normale.

Nei reattori nucleari, le particelle cariche emesse dalle barre radioattive attraverso l’acqua in cui vengono immerse superano questa velocità ridotta.

Poiché le particelle contengono una carica elettrica, emettono energia chiamata radiazione Cherenkov. Le particelle in cui si imbattono diventano radioattive, dando all’acqua un misterioso, misterioso bagliore blu.

Quindi qual è la velocità di gravità?

È una domanda interessante a cui molte persone potrebbero non pensare. Anche la gravità ha una velocità e, in caso affermativo, che cos’è?

La gravità infatti ha una velocità. La velocità di gravità è tecnicamente la stessa della velocità della luce.

La ragione di questa velocità è la stessa ragione per cui la luce viaggia alla velocità che fa. È semplicemente una proprietà fondamentale dello spazio-tempo stesso.

Se il Sole dovesse sparire proprio in questo istante, la Terra continuerebbe la sua orbita per 8 minuti (il tempo necessario alla luce per raggiungere la Terra dal Sole) prima che l’orbita venga perturbata dall’assenza del Sole.

Quindi, per riassumere, nulla può viaggiare più veloce della luce perché la velocità della luce può essere pensata come velocità infinita.

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