IL VIAGGIO NEL TEMPO
La velocità della luce nel vuoto è c=299792,458 Km/s=1.079.252.849 Km/h (leggete bene: 1 miliardo di Km/h). Se si potesse andare ad una velocità pari al 99,99% di c cioè 1.079.144.924 Km/h a spasso nello spazio (facendo i conti con meteoriti e forze centrifughe) andremo nel futuro rispetto alla terra di 70 anni (t=t0/(sqr(1-(v/c)2)) in base alla teoria della relatività ristretta di Einstein. Considerando che l'uomo in orbita ha raggiunto la massima velocità di 30000 Km/h, siamo allo 0,0027% di c, un po' lontani.
Nel celebre esperimento di Hafele e Keating del 1971 con orologi atomici, (Relativ/airtim ) dopo un volo verso Est a 800 Km/h (+1667 Km/h) si è registrato un anticipo di 275 ns rispetto agli orologi che erano rimasti al suolo (che quindi si muovevano a 1667 Km/h, la
velocità della Terra). Di questi 275 ns, 196 ns sono dovuti all'effetto della gravità (quindi RG) e su questo siamo tutti d'accordo, mentre il resto, ossia 275-196=79 ns (sperimentale) sarebbero per l'effetto della velocità (quindi RR), solo che secondo la RR ci sarebbe dovuto essere un anticipo di 156 ns (il doppio di 79 ns) per l'effetto velocità.
Un racconto per capire meglio: Il giorno 1 gennaio del 2000 un'astronave con un'astronauta a bordo si
accinge ad un viaggio di andata e subito ritorno alla velocità di 240.000 Km/s, come meta un pianeta distante 8 anni luce. Se la luce viaggiando a 300.000 Km/s impiega 8 anni (di tempo terrestre) a percorrere quel tragitto, l'astronave viaggiando a 240.000
Km/s impiegherà esattamente 10 anni (sempre di tempo terrestre). Quindi il 1 gennaio 2010 atterrerà su quel pianeta,
dopo di che ripartirà e rientrerà il 1 gennaio 2020.
Parte l'astronave e noi con i nostri telescopi seguiamo il suo percorso. Einstein ci ha insegnato (ed è così) che a quella velocità il tempo sull'astronave rallenta del 40%. E infatti noi che con i nostri telescopi seguiamo attimo per attimo quel volo notiamo che l'orologio dentro l'astronave va più indietro rispetto a quelli sulla Terra. Ma questo andare più indietro dell'orologio viaggiante a noi della Terra appare giorno per giorno in maniera sempre più accentuata, poiché entra ora in gioco anche la distanza via via maggiore che l'immagine dell'orologio sull'astronave deve percorrere per arrivare sulla Terra.
Mi spiego meglio: Quando l'orologio-calendario sulla Terra segnerà il 1 gennaio 2010 noi sappiamo che l'astronave è atterrata su quel pianeta.
Però i nostri telescopi ad essa puntati, che la seguono, ci dicono invece che essa sta ancora volando ed è a poco più di metà tragitto. Non c'è contraddizione in questo, poiché l'immagine dell'atterraggio sul pianeta lontano 8 anni luce per giungere ai nostri occhi deve compiere 8 anni di viaggio. Ciò vuol dire che noi dalla Terra assisteremo visivamente all'evento con 8 anni di ritardo, quando cioè il nostro calendario segnerà il 1 gennaio 2018. Ci siamo fin qui? Andiamo ora sull'astronave. Abbiamo detto che il tempo sull'astronave
rallenta del 40 %, e infatti alla data dell'atterraggio, che per la Terra
avviene nel 2010, l'orologio-calendario sull'astronave segnerà il 1 gennaio 2006.
Poniamo adesso che dopo l'atterraggio l'astronauta prenda il suo telescopio e dia uno sguardo al nostro pianeta. A causa della distanza che c'è egli vedrà, della Terra, un'immagine "vecchia" di 8 anni, e vedrà con i suoi occhi che il calendario sul nostro pianeta segna il 1 gennaio 2002 (2010 meno 8). Che vuol dire, tra le altre cose, ciò? Che se mentre l'astronauta che si allontanava dalla Terra avesse voluto seguire con un suo telescopio il nostro orologio-calendario, avrebbe notato che il nostro andava più indietro rispetto al suo. Ecco da ciò il termine paradosso: entrambi gli osservatori, quello sulla Terra e quello che viaggia vedranno l'orologio dell'altro andare più indietro rispetto al proprio. Ma in realtà quello che va veramente indietro è soltanto quello che viaggia, e questa verità sarà
più evidente al rientro dell'astronave.
Un attimo prima di ripartire l'astronauta dà un'occhiata al suo orologio-calendario: 1 gennaio 2006; e a quello della Terra:1 Gennaio 2002, e riparte.
Dalla Terra assistiamo alla partenza da quel pianeta quando vediamo il nostro calendario segnare il 1 gennaio 2018 e quello dell'astronave segnare il 1 gennaio 2006. Ma a questa nostra data sappiamo già che in "realtà" l'astronauta è in viaggio di ritorno da ben 8 dei nostri anni. Questo ora vuol dire che contrariamente all'andata, ove le distanze fra astronave-Terra andavano aumentando, adesso tali distanze andranno diminuendo in maniera tale che entrambi gli osservatori (astronauta, Terra) vedranno l'orologio dell'altro andare più veloce rispetto al proprio (e rieccolo di nuovo il
paradosso). Ma questo andare più in fretta dell'orologio altrui sarà condizionato in maniera tale che dal 1 gennaio 2018 (per la Terra anno visivo d'inizio del ritorno) al 1 gennaio 2020 (anno effettivo di rientro dell'astronave) sia condensato (solo visivamente all'osservazione telescopica, non "realmente") sia condensato, dicevo, tutto il viaggio di ritorno. Quindi nell'arco di due anni, dalla Terra, assisteremo a tutto il viaggio di ritorno che, all'andata , lo stesso tragitto, ci è sembrato durare 18 anni.
In questi nostri due anni vedremo l'orologio dell'astronauta passare velocemente dal 1 gennaio 2006 al 1 gennaio 2012.
L'astronauta invece vedrà durante i suoi 6 anni occorrenti per il ritorno, l'orologio della Terra passare dalla data del 1 gennaio 2002 al 1 gennaio2020.
Conclusione: il 1 gennaio 2020, anno della Terra, rientra l'astronauta. Il suo orologio segna il 1 gennaio 2012. Per lui che ha viaggiato a 240.000 Km/s c'è stata una maniera diversa di veder scorrere il tempo.
L'astronauta è veramente più giovane rispetto a noi di 8 anni.