Perché la velocità della luce è insuperabile?

Avete mai pensato a quanto sia frustrante quando la vostra connessione internet fa i capricci e vi ritrovate a fissare una rotellina che gira all’infinito? O magari quando un pacco ordinato online promette consegna in 24 ore e invece arriva una settimana dopo? Ecco, immaginate questa situazione, ma su scala cosmica. Avete presente quella sensazione di “mamma mia, quando arriva?” E se vi dicessi che c’è un limite di velocità nell’universo, una sorta di “regolamento condominiale cosmico” che impedisce a chiunque, nemmeno a un pacco Amazon con consegna garantita, di andare più veloce? Parliamo della velocità della luce, quella cosa che sembra così normale quando accendiamo una lampadina, ma che in realtà nasconde segreti che cambiano completamente il nostro modo di vedere il tempo e lo spazio. Preparatevi, perché stiamo per fare un viaggio che nemmeno Star Trek si sogna.

La luce: non solo un’illuminazione

Diciamocelo, la luce è una roba seria. Non è mica solo quella che ci permette di leggere il menù al ristorante o di non inciampare nel gatto di notte. La luce, o meglio, il suo viaggio, è la protagonista indiscussa di una delle teorie più rivoluzionarie della fisica: la relatività. Pensateci, Albert Einstein, un tipo con i capelli che sembravano aver fatto un patto con un acchiappanuvole, ha capito che la velocità della luce non è un numero qualsiasi, ma una specie di “fissa” dell’universo. È sempre la stessa, indipendentemente da chi la misura o da quanto veloce si sta muovendo. È come dire che se lanciate una pallina da un treno in corsa, la velocità della pallina, vista da fuori, sarà la somma della velocità del treno più quella del vostro lancio. Ma con la luce? No, amici miei. La luce della vostra torcia che sparate da un razzo spaziale velocissimo, per chi vi guarda da Terra, viaggia sempre alla stessa identica velocità. Mica male, eh?

Einstein e il limite invalicabile

Qui entra in gioco il nostro amico Albert e la sua Teoria della Relatività Speciale. Immaginate di essere su una Ferrari lanciatissima e di cercare di superare un’altra Ferrari, ma questa va già al limite di velocità. Più cercate di accelerare, più fatica fate. E se ci provate troppo, iniziate a sentire strani rumori, tipo un “glu glu glu” che arriva dal motore che si sta sciogliendo. Ecco, l’universo non ha un motore che si scioglie, ma ha qualcosa di simile: la massa. Quando un oggetto con massa si avvicina alla velocità della luce, la sua massa aumenta. E più aumenta la massa, più energia serve per accelerarlo ulteriormente. È come cercare di spingere un carrello pieno di mattoni su per una collina che diventa sempre più ripida. A un certo punto, l’energia richiesta diventa infinita. E chi ha energia infinita? Solo l’universo intero, e nemmeno lui ha voglia di sprecarla così. Quindi, per gli oggetti con massa, la velocità della luce diventa un muro, un autovelox cosmico che dice: “Alt, fermi tutti!”.

Cos’è che viaggia alla velocità della luce?

Ma allora, se niente con massa può raggiungerla, cosa viaggia a questa velocità stratosferica? La risposta è semplice e anche un po’ magica: la luce stessa, i fotoni, le particelle che la compongono. E anche altre particelle senza massa, come i gravitoni (anche se questi sono ancora un po’ fumosi, come la nebbia in una mattina d’autunno). Queste particelle sono nate così, senza peso, e sono state “programmate” fin dall’inizio per sfrecciare in questo modo. Sono come le anime belle che non si preoccupano dei bagagli pesanti e vanno leggere per la vita. Per loro, la velocità della luce è la normalità. Per noi, con le nostre vite piene di “bagagli” (massicci, diciamocelo), è solo un miraggio irraggiungibile.

Le conseguenze bizzarre del limite

E qui arriva il bello, il lato “Zio Pachino” della faccenda. Se la velocità della luce è un limite invalicabile, cosa succede al tempo e allo spazio quando ci si avvicina? Beh, succedono cose che farebbero impazzire il vostro navigatore satellitare.

• Dilatazione temporale: Più andate veloci, più il tempo per voi scorre lentamente rispetto a chi è fermo. Immaginate di fare un viaggio spaziale a velocità quasi luce per qualche anno. Al ritorno, sulla Terra potrebbero essere passati decenni o secoli! Un po’ come quando siete in coda alla posta il sabato mattina: sembra che il tempo si fermi, ma in realtà scorre molto più lentamente per voi che per chi è fuori.
• Contrazione delle lunghezze: Lo spazio, visto nella direzione del moto, si accorcia. Per un astronauta che viaggia velocissimo, la distanza da percorrere sembra minore. È come se il metro da sarto dell’universo si restringesse quando si va di fretta.

Questi sono i veri superpoteri della relatività, mica quelli dei fumetti!

Ma perché proprio *questa* velocità?

E qui arriva la domanda da un milione di euro (o di Bitcoin, fate voi). Perché proprio questa velocità, circa 300.000 chilometri al secondo? Non poteva essere un po’ meno, così da rendere i viaggi interstellari un po’ più fattibili? La risposta, in termini terra-terra, è che la velocità della luce è legata alle proprietà fondamentali dell’universo, a come interagiscono le forze elettromagnetiche e le proprietà del vuoto. È una costante universale, come il numero Pi greco è una costante matematica. Non è qualcosa che l’universo ha scelto a caso, ma è una conseguenza della sua stessa struttura. È un po’ come chiedere perché l’acqua bolle a 100 gradi Celsius a pressione atmosferica. Semplicemente, è così che funziona il nostro universo. E noi, poveri terrestri con le nostre macchine che consumano benzina, dobbiamo solo imparare a conviverci e, magari, a capire come aggirare l’ostacolo con qualche trucchetto da scienziati pazzi (ma sempre nel rispetto delle leggi fisiche, eh!).

Domande frequenti

Cosa succede se un oggetto con massa provasse ad andare più veloce della luce?

Bella domanda! Non succederebbe nulla di catastrofico nel senso di “esplosione nucleare cosmica”. Semplicemente, sarebbe fisicamente impossibile. Per accelerare un oggetto con massa fino alla velocità della luce, servirebbe un’energia infinita. L’universo non ha così tanti spiccioli da buttare.

La velocità della luce è uguale in tutti i mezzi?

Assolutamente no! La velocità della luce nel vuoto è quella “fissa”, il limite massimo. Quando la luce attraversa mezzi come l’acqua o il vetro, rallenta. È come quando un corridore veloce affronta un campo di fango: rallenta un po’.

Ci sono eccezioni alla velocità della luce?

Dipende da cosa si intende per “eccezioni”. Non si può superare la velocità della luce viaggiando, ma ci sono fenomeni che sembrano suggerire qualcosa di diverso, come l’espansione dell’universo (le galassie lontane si allontanano da noi a velocità apparenti superiori a quella della luce, ma è lo spazio stesso che si espande, non loro che “viaggiano” più veloci) o alcuni effetti quantistici. Ma per gli oggetti che conosciamo e usiamo, il limite vale eccome.

Insomma, la velocità della luce è un po’ come quel parente un po’ snob che non ti presta mai soldi: è sempre lì, imperturbabile, con le sue regole precise. Non possiamo raggiungerla, ma la sua esistenza ci dice un sacco di cose affascinanti su come funziona il nostro universo, dal tempo che si deforma alle distanze che si accorciano. E, diciamocelo, è molto più interessante di una discussione sul traffico. Magari, in futuro, qualche genio troverà un modo per “aggirare” questo limite, ma per ora, prendiamocela con filosofia e continuiamo a guardare le stelle, sapendo che quel raggio di luce che ci arriva ha già fatto un viaggio incredibile e che, per quanto ne sappiamo, ha sempre rispettato il codice della strada cosmico. E ora, se volete scusarmi, vado a prendermi un caffè, che quello, per fortuna, non ha limiti di velocità per arrivare alla mia bocca.