Se un fotone corre più veloce del pensiero

Le risposte ai lettori alle domande sulla velocità della luce: dai corpi senza massa all’entanglement quantistico

Ci siamo lasciati la scorsa settimana con un assunto: nulla nell'Universo può andare più veloce della luce. Si tratta di un fondamento della fisica moderna e abbiamo provato a spiegarvi il perché (leggi qui). Molti di voi, però, dopo aver letto l'articolo si sono lasciati giustamente andare a proprie interpretazioni. In alcuni casi affermando (o immaginando) che quel limite in realtà possa essere superato in qualche modo. C'è chi sostiene che "un corpo che non possiede massa" potrebbe teoricamente battere la luce in una gara di corsa (è falso: una particella senza massa, come lo è il fotone, va proprio alla velocità della luce). Oppure chi crede che "siccome non si può ipotecare il futuro", allora magari un giorno "si scoprirà che esiste qualcosa di più veloce della luce" (può darsi, e i fisici teorici avranno allora del bel lavoro per trovare una nuova teoria che descriva il perché). A incuriosirci, però, è stata in particolare l’idea proposta da qualcuno secondo cui a battere ogni record di rapidità non siano tanto i fotoni, quanto il "pensiero" e i "processi della psiche".

La velocità della psiche

Innanzitutto va detto che è molto difficile definire esattamente cosa sia un "pensiero". Quello che sappiamo è che ogni processo mentale che ad oggi siamo in grado di tracciare è mediato da una serie di impulsi elettrici che si propagano nel cervello, oltre che da vari processi chimici. Tra questi processi mediatori, il più veloce che conosciamo è il passaggio di impulso elettrico in un tipo particolare di neurone motorio, la cui velocità è stata misurata essere circa 120 m/s. Ovvero più di un milione di volte più lento della velocità della luce. Dunque, sulla base delle attuali conoscenze scientifiche, non è possibile affermare che il "pensiero" si muova più rapidamente di un fascio luminoso.

Vorremmo poi aggiungere che - come specificato nell’articolo - "c" indica la velocità della luce nel vuoto. Quando viaggia attraverso dei materiali, invece, i processi di diffrazione possono ridurre la sua velocità. Nell'acqua, per esempio, un elettrone può viaggiare più velocemente di quanto riesce a fare la luce. Resta però il fatto che il limite imposto dallo spazio-tempo è la velocità della luce nel vuoto, misurata con grande precisione in molti esperimenti e con tecniche diverse.

Il treno, la luce, la velocità

Torniamo di nuovo a quanto ci siamo detti la scorsa settimana, per precisare un importante particolare. Qualcuno di voi ha chiesto: "Se un uomo corre a 10 km orari sul tetto di un treno che sta viaggiando a 100 km all'ora, la sua velocità relativa sarà di 110 km/h. Ma a quanto ammonta la velocità della luce che esce dal fanale di quello stesso convoglio?".

Nell'articolo avevamo fatto l'esempio di due oggetti o di due fasci di luce che si scontrano, ma quelle stesse formule si applicano anche a situazioni come quella descritta sopra. Questo è proprio la base del postulato di costanza della velocità della luce. Se un uomo è su un treno che viaggia a 100 km/h e lancia una mela nella direzione di moto del treno con una velocità di 10 km/h, una persona che sta a terra vedrà quell'oggetto viaggiare ad una velocità di 110 km/h. Se invece di lanciare la mela quell'uomo accendesse un accendino, o il treno accendesse i fanali, la persona a terra vedrebbe la luce della fiamma e quella dei fanali muoversi sempre a velocità "c"! Vi sembra strano?

Per vederlo esplicitamente, basta applicare la formula in relatività ristretta che avevamo visto l’altra volta (e che potete leggere qui sopra). Considerando v_1 uguale a 100 km/h e v_2 uguale a "c", il risultato è "c". E lo è qualunque sia la velocità v_2. In parole un po' più tecniche, la velocità della luce è "c" in qualsiasi sistema di riferimento.

Ora, tecnicamente dovremmo usare la formula in immagine (e quindi la relatività ristretta) anche per calcolare la velocità della mela lanciata da un treno in corsa. Tuttavia i calcoli si complicano inutilmente e il risultato non sarebbe molto diverso dai 110 km/h calcolati con la semplice addizione delle velocità. Vale lo stesso per la storia di Bolt (45 km/h) e del giaguaro (120 km/h). Abbiamo detto che se si corressero incontro, ognuno vedrebbe l'altro avvicinarsi ad una velocità relativa data dalla somma delle loro velocità: 45+120=165 km/h. Se la calcoliamo in relatività ristretta, lo scontro avviene ad una velocità di circa 164.9999999999992 km/h. La differenza con 165 km/h è di solo un raggio di atomo all'ora! È lecito quindi affermare che 165 km/h è un'ottima approssimazione. Gli effetti relativistici sono, alle velocità a cui siamo abituati, trascurabili.

L’entanglement quantistico

Piccola postilla finale. Qualcuno tra voi lettori ha segnalato che la fisica quantistica ha ormai provato empiricamente come due particelle elementari che hanno vissuto per un certo periodo assieme, una volta separate comunicano tra di loro istantaneamente (indipendentemente dalla distanza). Questo implicherebbe che la velocità con cui comunicano è molto superiore a quella della luce. Lo spunto è interessante. L'entanglement quantistico - così si chiama - è un argomento complesso e lo tratteremo sicuramente in uno dei prossimi articoli. Ci limiteremo qui solo ad una precisazione. È vero: se ho due particelle che hanno vissuto insieme, poi le separo e faccio una misura su una di esse, vedrò che questa influenza "istantaneamente" lo stato dell’altra. Tuttavia non è corretto affermare che esse "comunicano". Non vi è infatti alcuno scambio pratico di informazione, e dunque non è un processo utilizzabile per andare più veloce della luce. Fra qualche settimana proveremo a darvi più dettagli a riguardo.

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Commenti
Ritratto di PollaroliTarcisio

PollaroliTarcisio

Dom, 02/02/2020 - 15:37

Per la verità non è difficile correre più veloce del pensiero di certuni, basta un monopattino.

Un idealista

Dom, 02/02/2020 - 16:12

La teoria della relatività afferma che nessun corpo dotato di massa non nulla può viaggiare alla velocità della luce. Il fotone, che ha massa zero, può farlo e può viaggiare SOLO a quella velocità, cioè c. Ma la teoria non vieta che una particella possa viaggiare a velocità maggiori di c, solo che in tal caso non può rallentare fino a c. Infatti, esiste una teoria di circa 40 anni fa (classica ma relativistica) in cui un elettrone è descritto come una particella che percorre un'orbita circolare a velocità maggiore di c, la cui sola forza che le fa percorrere tale orbita è costituita dal campo elettromagnetico prodotto dalla particella stessa, che in questo caso diventa attrattiva (non spiego oltre). La velocità media di questo corpuscolo è però nulla nel sistema di riferimento dell'elettrone, composto dal tachione e dall'autointerazione, perché il tachione si muove in circolo.

Altoviti

Dom, 02/02/2020 - 16:28

Grazie di questi articoli scientifici. Magari sarebbe bello chiarire la fisica quantistica a proposito della quale sono stati effettuati tanti depistaggi con esempi spesso fuorvianti.

alox

Dom, 02/02/2020 - 16:45

..vorrei essere su uno dei 8.8 Miliardi di pianati come la terra nella nostra galassia: click!

demokratos

Dom, 02/02/2020 - 17:06

Bellissimi articoli. Continuate così.

elpaso21

Dom, 02/02/2020 - 17:08

Il fatto che due velocità sommate non possano superare i 300mila km/s crea paradossi, ad esempio: mettiamo il caso che due astronavi viaggino l'una incontro all'altra alla velocità di 250mila km/s, un pò meno della velocità della luce. Non potrebbero avvicinarsi l'una all'altra alla velocità di 500mila km al secondo, ma soltanto a 300mila. Cosicchè il comandante della prima astronave penserebbe di muoversi alla velocità di 250mila chilometri al secondo mentre vedrebbe l'altra astronave muoversi "soltanto" a 50mila. Ma anche il comandante della seconda astronave vedrebbe la stessa cosa al reciproco. Risultato: l'incrocio tra le due astronavi avverrebbe in due posizioni diverse a seconda dei due punti di vista.

Ritratto di libere

libere

Dom, 02/02/2020 - 17:19

Complimenti per questi articoli sempre stimolanti. Non è certo il caso di commentare o di chiosare, se uno è sano di mente. Io mi sono semplicemente precipitato a ordinare (a una velocità prossima a "c") il bel libriccino di Rovelli, Sette brevi lezioni di fisica.

anita_mueller

Dom, 02/02/2020 - 17:48

Sarebbe interessante leggere un articolo sulla Gravità quantistica a loop e sul Principio olografico. Naturalmente anche un serio articolo sulla Meccanica quantistica non guasterebbe.

alox

Dom, 02/02/2020 - 17:57

..voila' sono gia' tornato.

tremendo2

Dom, 02/02/2020 - 18:31

per pensare il sole ci metto un attimo, mentre la luce ci mette 8 minuti e mezzo. Non c'è paragone: perde la luce.

edo2969

Dom, 02/02/2020 - 19:26

quando vedo una bella toppa mi sale la passione alla velocità tripla del fottone

edo2969

Dom, 02/02/2020 - 19:31

un’idealista, io credo che nella tu spiegazzione manca il cacchione, particella con massa infinita e velocità della panda lanciata in autostrada. quanto due cacchioni si scontrano la lor velocità si moltiplica per una costante, la costante K scoperta dal fisico napoletano N. D’Angelo. Si calcola che nell’universo ci sono 10^399 cacchioni un solo cacchione può distruggere il sistema solare

Ritratto di ateius

ateius

Dom, 02/02/2020 - 19:39

sì.. l'Entlanglement quantisctico è qualcosa di sconvolgente.. almeno per i miei occhi di profano.- se confermato dagli esperimenti può indurci a ritenere che gran patte delle nostre conoscenze sono in realtà falsate da ciò che non sappiamo, non vediamo non tocchiamo. e non possiamo misurare.- qualcuno parla di altre dimensioni imperscrutabili alla nostra percezione del reale.. è solo fantascienza, speculazione filosofica..? ma se confermato dagli esperimenti, l'Entanglemet.. resta comunque un Mistero.

Ritratto di siredicorinto

siredicorinto

Dom, 02/02/2020 - 20:18

PollaroliTarcisio, Stupenda riflessione, magnifica.

profpietromelis...

Dom, 02/02/2020 - 20:20

Nella relatività risretta (trasformazioni di Lorentz) maggiore è la velocità di un corpo e maggiore è la sua massa. Poiché la massa è inerzia ne deriva che maggiore è la velocità e maggiore è la resistenza nell'aumento della velocità. Se il corpo viaggiasse alla velocità della lucce avrebbe massa infinita. Poiché ciò è impossibile si deduce che la velocità della luce è una velocità limite che nessun corpo può raggiungere.

d'annunzianof

Dom, 02/02/2020 - 20:39

Un fotone, vuoto e pensiero? Dal titolo per un momento ho pensato che stavate parlando delle sardinicchie.

HARIES

Dom, 02/02/2020 - 20:53

Ho letto un articolo che cito: "Su Astroparticle Physics, il fisico Robert Ehrlich della George Mason University ora in pensione, ipotizza che il neutrino sia molto probabilmente un tachione, cioè una ipotetica particella che si muoverebbe con una velocità superluminale". Quindi, come la mettiamo?

Ritratto di Acquachiara

Acquachiara

Dom, 02/02/2020 - 21:59

Mah. Per me è riduttivo costringere il pensiero a mero "processo mentale che ad oggi siamo in grado di tracciare ... mediato da una serie di impulsi elettrici che si propagano nel cervello, oltre che da vari processi chimici..." Sarebbe come definire l'automobile come "quattro ruote con un motore in mezzo". Se lo sapesse la mia RS5 mi scoppierebbe in faccia. E già il mio pensiero sta surriscaldando tutti i creati facendoli ruotare all'inverso come faceva Nembo Kid, ma molto molto di più. Finchè gli scienziati s'ostinano a misurarlo con voltmetri e altri aggeggi, non sapranno mai niente di cos'è il pensiero. O forse è meglio dire: di "CHI" è?

umbe65it

Dom, 02/02/2020 - 22:33

Secondo me, attraverso lo spazio compreso nella scatola cranica di un cinque stelle andrebbe ancora più veloce.

Cosean

Dom, 02/02/2020 - 23:06

Se due particelle che hanno "vissuto insieme" vengono separate, si influenzano a vicenda, significa che hanno qualcosa in "comune"! Che è l'esatto significato di comunicare. Aldilà dei vari problemi lessicali, l'unica spiegazione possibile dell'evento è che bisogna rinunciare al concetto di "Velocità". Coraggio; Einstein ha rinunciato al tempo!

morgoth

Lun, 03/02/2020 - 00:15

Se fate cadere una lampada ed un gatto da un balcone, vedrete che impatteranno simultaneamente al suolo. Conclusione? Il gatto viaggia alla stessa velocità della luce.

abormida

Lun, 03/02/2020 - 09:34

se l'universo nasce dal big bang quando tutte le particelle erano collegate allora in base alla teoria dell'entanglement quantistico tutta la realtà è un unicum. Pertanto sono valide anche l'astrologia, la lettura della mano o dei fondi di caffè per conoscere il destino di tutte le altre particelle legate assieme nel big bang grazie un ignorante curioso se l'universo nasce dal big bang quando tutte le particelle erano collegate allora in base alla teoria dell'entanglement quantistico tutta la realtà è un unicum. Pertanto sono valide anche l'astrologia, la lettura della mano o dei fondi di caffè per conoscere il destino di tutte le altre particelle legate assieme nel big bang grazie un ignorante curioso

Ritratto di beatoangelico

beatoangelico

Lun, 03/02/2020 - 09:41

Auguri a voi che vi racchiudete in un angolo materialista senza poter nemmeno sfiorare la comprensione delle cause metafisiche dei fenomeni. Tutto questo sproloquio inutile risale al meccanicismo di Descartes. Ma, in natura esiste la quantità discontinua ? Se questa è conoscenza....

edo2969

Lun, 03/02/2020 - 20:00

bearoangelico in natura esistono anche di maio e toninelli quindi la risposta è sì, può esistere tutto