La mia attenzione era focalizzata sull'acqua di perline su una foglia di pioppo. Che gemma ed esplodere con la luce del sole del mattino. Mi sono avvicinato, ho rimosso gli occhiali e ho notato che ogni goccia ingrandiva una piccola chiazza di vene che filettava e sosteneva la foglia.
Mettendo a fuoco l'obiettivo della fotocamera, mi chiedevo quanto tempo impiegasse la luce delle gocce a raggiungere il mio occhio. Dato che ero solo a circa sei pollici di distanza e la luce viaggia a 186.000 miglia al secondo o 11,8 pollici ogni miliardesimo di secondo (un nanosecondo), il tempo di viaggio ammontava a 0,5 nanosecondi. Accidenti vicino a simultaneo per gli standard umani ma praticamente per sempreidruro di positronio, una molecola esotica composta da un positrone, un elettrone e un atomo di idrogeno. La durata media di una molecola di PsH è di soli 0,5 nanosecondi.
Nella nostra vita di tutti i giorni, la luce di volti familiari, segnali stradali e il cameriere di cui stai cercando di attirare l'attenzione raggiungono i nostri occhi in nanosecondi. Ma se ti capita di alzare lo sguardo per vedere la minuscola forma scura di un aeroplano ad alta quota trainato dal pennacchio della sua scia, la luce impiega circa 35.000 nanosecondi o 35 microsecondi per percorrere la distanza. Non c'è ancora molto da scherzare.
La stazione spaziale orbita attorno alla Terra nello spazio cosmico a circa 250 miglia di altezza. Durante un passaggio aereo, la luce proveniente dal laboratorio scientifico in orbita accende le retine 1.3 millisecondi dopo. In confronto, un battito di ciglia dura circa 300 millisecondi (1/3 di secondo) o 230 volte più a lungo!
Il tempo di luce diventa finalmente più tangibile quando guardiamo la Luna, a 1,3 secondi di luce malinconica alla sua distanza media di 240.000 miglia. Per sentire quanto è lungo, fissa la Luna alla prossima opportunità e conta ad alta voce: mille uno. Dispositivi retroriflettenti posizionati sulla superficie lunare dagli astronauti dell'Apollo sono ancora usati dagli astronomi per determinare la distanza precisa della luna. Trasmettono un laser sugli specchi e cronometrano il viaggio di andata e ritorno.
Degli otto pianeti, Venere si avvicina di più alla Terra, e lo fa durante una congiunzione inferiore, avvenuta per coincidenza il 25 marzo. In quella data solo 26,1 milioni di miglia separarono i due pianeti, una distanza di 140 secondi o 2,3 minuti - circa tempo necessario per far bollire l'acqua per il tè. Marte, un altro pianeta in avvicinamento, si trova attualmente sul lato opposto del Sole dalla Terra.
Con una distanza attuale di 205 milioni di miglia, un segnale radio o TV, che sono entrambe le forme di luce, trasmesse al Pianeta Rosso impiegherebbe 18,4 minuti per arrivare. Ora possiamo capire perché gli ingegneri pre-programmano una sequenza di atterraggio nel computer di una sonda di Marte per farla atterrare in sicurezza sulla superficie del pianeta. Qualsiasi comando - o modifica dei comandi - che potremmo inviare dalla Terra arriverebbe troppo tardi. Una volta che un lander si stabilisce sul pianeta e rinvia la telemetria per comunicare le sue condizioni, il personale di controllo della missione deve mordersi le unghie per molti minuti in attesa che la luce si affievolisca e porti parola.
Prima di accelerare verso pianeti più distanti, consideriamo cosa accadrebbe se il Sole avesse un malfunzionamento catastrofico e smettesse improvvisamente di brillare. Nessun problema. Almeno non per 8,3 minuti, il tempo impiegato dalla luce, o la sua mancanza, per portare le cattive notizie.
La luce di Giove impiega 37 minuti per raggiungere la Terra; Plutone e Caronte sono così remoti che un segnale dal "doppio pianeta" richiede 4,6 ore per arrivare qui. È più di una mezza giornata di lavoro sul posto di lavoro e siamo riusciti a raggiungere solo la Cintura di Kuiper.
Premiamo sulla stella o sulle stelle più vicine, il sistema Alpha Centauri. Se 4,6 ore di luce sono sembrate molto tempo di attesa, che ne dici di 4,3 anni? Se pensi intensamente, potresti ricordare quello che stavi facendo poco prima di Capodanno nel 2012. In quel periodo, la luce che arrivava stanotte da Alpha Centauri lasciò quella stella e iniziò il suo viaggio verso la terra. Guardare la stella significa poi tornare indietro nel tempo fino alla fine del 2012.
Ma raschiamo a malapena la superficie. Prendiamo il Triangolo estivo, una figura che arriverà presto a dominare il cielo orientale insieme alla bellissima Via Lattea estiva che sembra attraversarla. Altair, l'apice più meridionale del triangolo si trova nelle vicinanze, a soli 16,7 anni luce dalla Terra; Vega, la più luminosa a 25 anni e Deneb a incredibili 3.200 anni luce di distanza.
Possiamo relazionarci con le prime due stelle perché la luce che vediamo in una determinata serata non è quella "vecchia". La maggior parte di noi può evocare un'immagine della nostra vita e dello stato delle cose del mondo 16 e 25 anni fa. Ma Deneb è eccezionale. I fotoni partirono da questo lontano supergigante (3.200 anni luce) intorno all'anno 1200 a.C. durante la guerra di Troia all'alba dell'età del ferro. Questo è un po 'di tempo indietro!
Una delle stelle ad occhio nudo più distanti è Rho Cassiopeiae, variabile gialla circa 450 volte più grande del Sole situata a 8.200 anni luce di distanza nella costellazione di Cassiopea. In questo momento, la stella è quasi massima e facile da vedere al calar della notte nel cielo nordoccidentale. La sua luce ci riporta alla fine dell'ultima grande era glaciale alla volta e ai primi disegni delle caverne, più di 4000 anni prima della costruzione della prima piramide egizia.
Continua: la grande galassia più vicina, Andromeda, si trova a 2,5 milioni di anni luce da noi e per molti è l'oggetto più debole, più distante, visibile ad occhio nudo. Pensare che guardare la galassia ci riporta al tempo in cui i nostri lontani antenati usarono per la prima volta strumenti semplici. La luce può essere la cosa più veloce nell'universo, ma questi tempi di viaggio suggeriscono la vera vastità dello spazio.
Andiamo un po 'oltre. Il 16 novembre 1974 un digitale Messaggio è stato trasmesso dal Radiotelescopio Arecibo a Puerto Rico al ricco ammasso stellare M13 a Ercole a 25.000 anni luce di distanza. Il messaggio è stato creato da Dr. Frank Drake, allora professore di astronomia a Cornell, e conteneva informazioni di base sull'umanità, incluso il nostro sistema di numerazione, la nostra posizione nel sistema solare e la composizione del DNA, la molecola della vita. Consisteva di 1.679 bit binari che rappresentano uno e zero ed era nostro primo comunicazione deliberata inviata agli extraterrestri. Oggi la missiva è lontana 42 anni luce, appena fuori dalla porta.
Terminiamo la nostra macchina del tempo che viaggia con l'oggetto più distante che abbiamo visto nell'universo, una galassia chiamata GN-Z11 nell'Orsa Maggiore. Lo vediamo com'erano solo 400 milioni di anni dopo il Big Bang (13,4 miliardi di anni fa) che si traduce in una distanza adeguata dalla Terra di 32 miliardi di anni luce. Gli astronomi della luce catturati dai loro sensori digitali hanno lasciato l'oggetto prima che ci fosse una Terra, un Sistema Solare o persino una galassia della Via Lattea!
Grazie alla velocità limitata della luce non possiamo fare a meno di vedere sempre le cose come erano. Potresti chiederti se c'è un modo per vedere qualcosa proprio adesso senza aspettare che arrivi la luce? C'è solo un modo, e quella deve essere la luce stessa.
Dal punto di vista di un fotone o di una particella di luce, che viaggia alla velocità della luce, la distanza e il tempo cadono completamente. Tutto accade istantaneamente e il tempo di viaggio è ovunque, ovunque zero secondi. In sostanza, l'intero universo diventa un punto. Pazzo e paradossale come sembra, il teoria della relatività lo consente perché un oggetto che viaggia alla velocità della luce subisce una dilatazione temporale infinita e una contrazione dello spazio infinito.
Solo qualcosa a cui pensare la prossima volta che incontri gli occhi di un altro nella conversazione. Oppure guarda le stelle.
