Qual è la velocità della luce? La risposta non è scontata

Qual è la velocità della luce? La risposta non è scontata
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La domanda vi sembrerà stupida: ma come? La velocità della luce è C, lo sanno tutti! Lo sanno tutti è vero, ma nessuno l'ha mai misurata, è una convenzione. O meglio, nessuno l'ha mai misurata in una sola direzione, fatto scientifico che però ha delle interessantissime conseguenze.

La velocità della luce vale c, ovvero 299.792.458 metri al secondo. Una velocità enorme, probabilmente inimmaginabile. Per darvi un'idea prendiamo il Sole, che dista in media 150 milioni di chilometri dalla Terra. Se volessimo riempire questi 150 milioni di chilometri con una serie di pianeti uguali alla Terra ce ne entrerebbero ben 12.500. La luce ci mette soltanto 8 minuti a compiere questo tragitto.

Niente male. Ma che significa che nessuno l'ha mai misurata? In verità non è possibile misurare la velocità della luce allo stesso modo in cui misuriamo la velocità di qualsiasi altra cosa. Ad esempio per misurare la velocità di una macchina si devono avere due informazioni: la distanza che percorre la macchina e il tempo che impiega a percorrere tale distanza. La velocità della macchina sarà infine spazio/tempo.

Il problema quando ci si trova a misurare la velocità della luce è definire il tempo. Immaginiamo ad esempio di voler misurare un raggio di luce che percorre 1 chilometro, da un punto A iniziale ad un punto B finale. Facciamo partire il cronometro assieme al raggio di luce e lo fermiamo quando il raggio ha raggiunto il punto B. Ma come facciamo a saperlo? Chi ce lo dice?

Possiamo immaginare di prendere allora due orologi, uno nel punto A e uno nel punto B, dove il secondo si fermerà automaticamente all'arrivo del raggio, ma ora come facciamo a sapere se i due orologi sono sincronizzati? Si potrebbero collegare tra loro attraverso un filo, magari mandando un impulso dal primo orologio al secondo, ma tale impulso viaggerà esattamente alla velocità della luce, quindi arriverà con un leggero ritardo. Si potrebbe allora pensare di sottrarre tale ritardo, ma è assurdo, in quanto tale ritardo è esattamente il tempo che impiega la luce a percorrere un chilometro, che è proprio quello che non sappiamo e stiamo cercando di misurare!

Possiamo allora pensare di sincronizzare gli orologi nello stesso punto, e poi spostare il secondo orologio alla fine del percorso. Ora saranno sincronizzati, no? purtroppo no. Perché c'è da considerare che il secondo orologio si è mosso con una certa velocità rispetto al primo per arrivare al punto B, e quindi ci sono degli effetti di relatività speciale che rendono la sincronizzazione inutile.

Non ci sono soluzioni se non quella di utilizzare, al posto del secondo orologio, uno specchio. In questo modo la luce che viene riflessa in B torna indietro e può essere misurata con lo stesso orologio nel punto A, che quindi sarà ovviamente sincronizzato con se stesso. E in questo modo possiamo misurare la velocità c. Ma come facciamo a sapere che la velocità per andare da A a B, sia la stessa per andare da B ad A? Non c'è alcun modo di saperlo, proprio perché non c'è alcun modo di misurare il solo tragitto A-B, Dobbiamo per forza misurare A-B-A.

E cosa significa questo? Significa che nella realtà la luce potrebbe non viaggiare mai a c, potrebbe andare ad esempio alla metà di c in una direzione e muoversi a velocità istantanea nell'altra. Non c'è alcun modo di determinarlo, e non c'è alcun modo di accorgersene, gli effetti sono equivalenti. Per convenzione, stabilita per primo da Einstein (che ora ha una A.I. che risponde con la sua voce) nel suo lavoro più famoso del 1905 (Sull'elettrodinamica dei corpi in movimento), diciamo che la velocità che impiega la luce per arrivare da A a B è la stessa che impiega ad arrivare da B ad A, e che quindi la velocità della luce è c. Chissà se troveremo mai un modo per esserne sicuri.