Quante volte capita di sentir dire che "niente può viaggiare più velocemente della luce"?
Il contenuto di una simile affermazione non viene mai messo in discussione, eppure in realtà si basa su una deformazione delle conclusioni a cui conduce la relatività di Einstein. Vediamo per quale motivo.
Tanto per cominciare, spesso si tende a dimenticare che la velocità con cui ci dobbiamo confrontare è la velocità della luce nel vuoto: può sembrare una precisazione di scarsa importanza, un inutile puntiglio, ma in realtà è una premessa fondamentale. La luce infatti non si muove con la stessa velocità in tutti i mezzi, e la velocità che in fisica viene indicata con la lettera c è specificamente quella che essa raggiunge nel vuoto.
Chiarito questo particolare, quali sono allora gli ostacoli che si frappongono tra la velocità di un qualunque oggetto in moto e c? Cosa impedisce a tale oggetto di raggiungere ed eventualmente superare questo limite?
L’esperienza comune ci insegna, e la fisica ci conferma, che per accelerare un oggetto in quiete fino a portarlo ad una data velocità dobbiamo applicare ad esso una forza, tale da imprimergli un’accelerazione. La forza necessaria dipende ovviamente da vari fattori, quali la velocità che intendiamo fargli raggiungere, la massa dell’oggetto, la resistenza offerta dall’ambiente attraverso cui si sposta e così via: intuitivamente, è facile comprendere come la forza da applicare ad un corpo pesante sia maggiore di quella necessaria per un corpo leggero.
A questo punto bisogna richiamare un insegnamento fondamentale della relatività, ovvero che la massa di un corpo aumenta al crescere della sua velocità. Lasciamo da parte le rivoluzionarie implicazioni di questa affermazione, che da sola spazza via secoli di convinzioni a proposito dell’immutabilità della massa, e concentriamoci invece su un aspetto che attiene direttamente al nostro discorso: emerge infatti subito il fatto che, cercando di accelerare il nostro oggetto verso velocità sempre più prossime a quelle della luce, dobbiamo applicare una forza sempre maggiore e costantemente crescente. Ma c’è di più: la forza in questione non è semplicemente crescente, ma tende addirittura all’infinito! Se provassimo ad accelerare un oggetto, anche di massa ridottissima, scopriremmo infatti che in prossimità della velocità della luce la sua massa sarebbe diventata enorme e non sarebbe sufficiente tutta l’energia dell’universo per sospingerlo oltre la fatidica soglia di c.
Una interessante caratteristica delle equazioni einsteniane riguardo al tema della "barriera" rappresentata da c è la loro simmetria. Non vi è infatti alcun divieto che impedisca ad un oggetto di viaggiare più veloce della luce: però, per la stessa ragione per cui un oggetto "tradizionale" non può essere accelerato fino a raggiungere c, un simile oggetto non potrà mai essere decelerato fino a c. Ciò significa che nulla preclude l’esistenza di un’intera categoria di particelle che si muovano a velocità superiore a quella della luce nel vuoto: tali particelle vengono definite tachioni, e sono una delle ipotesi più bizzarre ed affascinanti proposte dalla moderna fisica atomica.
Il grande fascino dei tachioni risiede nel loro rapporto con lo scorrere del tempo, che affronteremo nel prossimo articolo.
Fabrizio Claudio Marcon
