Se un fotone corre più veloce del pensiero

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.

Vuoi che un articolo tratti un tema che ti interessa? Scrivi a spaziocurvo@ilgiornale-web.it