Il tempo sulla Stazione Spaziale passa più lentamente

La Stazione Spaziale Internazionale orbita la Terra ogni 90 minuti.
Sulla Stazione Spaziale, il tempo passa più lentamente che sulla Terra. Può sembrare impossibile, eppure è una conseguenza diretta di uno dei pilastri fondamentali della fisica, e cioè che la velocità della luce non può essere superata.
Per spiegare questo bizzarro fenomeno fisico, analizziamo un caso estremo, in cui andiamo vicini a infrangere i limiti di velocità posti dalle leggi della fisica, le leggi che governano il nostro universo.
Ci troviamo su un treno che sta viaggiando a 300 chilometri orari. Un passeggero dal fondo del treno spara un proiettile in avanti con una velocità di 200 chilometri orari. La velocità del proiettile rispetto a un osservatore sulla terraferma è pari ai 200 chilometri orari del fucile più i 300 a cui sta viaggiando il treno, cioè 500 km/h. Se, al contrario, il fucile viene sparato in direzione opposta rispetto a quella del treno, alla velocità del treno bisogna togliere quella del proiettile, e non aggiungere. In quest'ultimo caso, quindi, la velocità del proiettile in relazione a un punto fermo sulla superficie è di 300 meno 200, cioè il proiettile viaggia in avanti a una velocità di 100 chilometri orari. Se invece la velocità di sparo fosse stata di 300 chilometri orari, come quella del treno, in quest'ultimo caso il proiettile sarebbe apparso immobile a un osservatore esterno.
Il principio per il quale possiamo addizionare e sottrarre velocità così facilmente è limitato alla meccanica newtoniana. Possiamo quindi applicarlo in tutte le situazioni della vita quotidiana, ma quando entrano in gioco velocità davvero elevate, come quella di 27600 chilometri orari della Stazione Spaziale, la meccanica newtoniana collassa. Vediamo perché.
Immaginiamoci un treno che sta viaggiando appena al di sotto della velocità della luce, che chiameremo 'c'. La velocità del treno potrebbe essere, ad esempio, 0,99c, cioè il 99% della velocità della luce. Finora, nessun problema: il treno è più lento della luce, anche se davvero di poco. Ma se un passeggero in fondo al treno iniziasse a correre verso il primo vagone, potrebbe accidentalmente superare la velocità della luce? Come ci suggerirebbe l'esempio precedente, quello del proiettile, dovremmo aggiungere alla velocità del treno, cioè 0,99c, quella del passeggero. Il risultato potrebbe superare la velocità della luce, almeno secondo la logica.
Potrebbe essere davvero possibile superare la velocità della luce? No. La fisica è furba e ha trovato un'ingegnosa soluzione per schivare il paradosso di cui abbiamo appena parlato. E come lo fa? La risposta è sorprendente: rallenta il tempo.
La fisica non può fermare il passeggero, ma lo può rallentare, o meglio, può rallentare il tempo. E così, il tempo a bordo del treno rallenta. Visto dall'esterno, il passeggero si muove a rallentatore, e perciò non supera mai la velocità della luce. Al contrario, il passeggero non nota nulla di strano nei suoi movimenti, anzi, vede tutto intorno a sé muoversi più velocemente. Come quando in treno ci sembra che sia il paesaggio a muoversi, e non il vagone, nel sistema di riferimento del passeggero il treno appare immobile, e quindi l'unica velocità è quella delle sue gambe, così anche in questo scenario la fisica ci evita di infrangere il limite della velocità della luce.
Dove vogliamo andare a parare con questo esempio? La fisica non rallenta il tempo solo se c'è un rischio concreto di superare la velocità della luce, ma procede gradualmente. Anche se stiamo andando molto velocemente, come la Stazione Spaziale, ma comunque la nostra velocità è di gran lunga minore di quella della luce, la fisica rallenta un pochettino i nostri orologi, giusto per avvisarci che ci stiamo avvicinando troppo al limite c.
E questo è esattamente quello che succede a bordo della Stazione Spaziale. L'astronauta Ed Lu, che ha vissuto per sei mesi a bordo della Stazione durante l'Expedition 7, ha calcolato di aver guadagnato 0,007 secondi di vita. Certo, non è molto (infatti non vediamo gli astronauti muoversi a rallentatore), ma è una prova concreta della validità del limite c.
Questo affascinante fenomeno ha applicazioni fantascientifiche. Se riuscissimo a costruire un treno in grado di viaggiare a 0.99c, in un secolo i passeggeri sarebbero invecchiati solo di una settimana, compiendo in un certo senso un viaggio nel futuro di sola andata.
E ciò che è ancor più affascinante è che abbiamo già costruito qualcosa di simile. Sotto Ginevra si trova il più grande acceleratore di particelle del pianeta, il Large Hadron Collider (LHC). Qui le particelle vengono portate a velocità prossime a quelle della luce, e alcune di esse dotate di una vita molto breve sono state osservate durare 30 volte più del normale: un chiaro segno che la fisica ha rallentato la loro concezione del tempo, facendole di fatto vivere più a lungo.
Il tempo sulla Stazione Spaziale passa più lentamente Il tempo sulla Stazione Spaziale passa più lentamente Reviewed by Pietro Capuozzo on 18.10.14 Rating: 5
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