C'è una storia raccontata sul viaggio alla velocità della luce in cui ti viene chiesto di immaginare di iniziare stando di fronte a un grande orologio - come il Big Ben. Ti rendi conto che la tua attuale percezione del tempo viene informata dalla luce riflessa dal quadrante dell'orologio, che ti dice che sono le 12:00. Quindi, se poi spari via alla stessa velocità di quella luce, tutto ciò che continuerai a vedere è quell'orologio fissato alle 12:00, poiché ti stai muovendo alla stessa velocità con cui queste informazioni si stanno muovendo. E così scopri che alla velocità della luce, il tempo essenzialmente si ferma.
Mentre ci sono un certo numero di cose sbagliate in questa storia - come succede, una cosa corretta è che se tu fossi in grado di viaggiare alla velocità della luce non sperimenteresti alcun passaggio di tempo - sebbene ci siano diversi motivi per cui questo è probabilmente un situazione impossibile in cui ritrovarti.
Tuttavia, se tu fossi in grado di viaggiare alla velocità della luce e non sperimentassi il passare del tempo - allora non avresti tempo a disposizione per rivalutare la tua situazione - in effetti non ci sarebbe tempo per i tuoi neuroni a sparare. Quindi, potresti lasciare la Terra con l'immagine dell'orologio fissata sulla retina, ma poiché il tuo cervello ha smesso di funzionare, questo non ha nulla a che fare con le informazioni trasportate nel raggio di luce con cui ti stai muovendo. La tua retina non viene mai aggiornata con una nuova immagine fintanto che rimani alla velocità della luce.
Alcuni approfondimenti sulla relatività speciale si ottengono considerando il contesto di qualcuno che è rimasto sulla Terra. Se il tuo viaggio per la velocità della luce era mirato a uno specchio su Alpha Centauri (a 4,3 anni luce di distanza) - quindi dal loro punto di vista, ti ci vogliono 8,6 anni per andare lì e tornare indietro. Questo è vero anche se parti e ritorni con un'immagine di 12:00 bloccata sulla tua retina e giustamente annuncia che (dal tuo punto di vista) non è passato più tempo dalla tua partenza.
Ma muoversi alla velocità della luce e non sperimentare il passare del tempo è probabilmente uno scenario impossibile per noi esseri sfidati in massa. La relatività dice che possiedi una massa adeguata, una lunghezza adeguata e un tempo adeguato, che persistono indipendentemente dalla tua velocità. Se potessi sopravvivere alle forze G per raggiungere tali velocità, allora potresti felicemente salire al 99,95% della velocità della luce e controllare il tuo polso contro l'orologio per trovare il tuo cuore che batte ancora a 72 battiti al minuto - proprio come ha fatto di nuovo sulla Terra.
È solo quando ripari con la Terra che vedi che sta succedendo qualcosa di straordinario. Spostarsi al 99,5% della velocità della luce ti dà un fattore di dilatazione del tempo di circa 10. Quindi, mentre qualcuno sulla Terra misurerà ancora la durata del tuo viaggio a circa 8,6 anni, per te sarà solo di circa 10 mesi. E con un telescopio straordinariamente buono potresti guardare indietro sulla Terra e vedere un Big Ben distorto, spostato verso il rosso e che corre lento lungo la strada e poi spostato verso il blu e che corre molto veloce sulla via del ritorno.
Uno dei motivi che probabilmente rende introvabile l'esperienza della velocità della luce / congelamento del tempo è che la dilatazione del tempo continua ad aumentare man mano che ci si sposta. Ad esempio, ad una velocità del 99,9995% della velocità della luce si ottiene un fattore di dilatazione temporale di circa 1.000. Quindi anche se hai un veicolo spaziale con una fonte di energia infinita capace di velocità apparentemente infinite - continuerai ad arrivare a destinazione prima che il tuo tachimetro raggiunga il 99,99999 (ecc.)% Della velocità della luce fino a c = 1.0.
È forse così che popoleremo l'universo - usando investimenti di energia difficili da immaginare, insieme al principio della dilatazione del tempo per attraversare grandi distanze. Il trucco non è quello di avere nostalgia di casa, perché dopo aver percorso tali distanze non si può mai tornare indietro - a meno che non si tratti di incontrare i propri grandissimi nipoti.
(Ho imbrogliato un po 'ignorando eventuali periodi di accelerazione e decelerazione nei viaggi qui descritti).
Ulteriori letture: Calcolatore di relatività.
