Astronomia

Un orologio che viaggia “più veloce della velocità della luce”

Un orologio che viaggia “più veloce della velocità della luce”

Quando un orologio si avvicina alla velocità della luce da noi osservata, dovrebbe ticchettare più lentamente.

Questo significa che, quando si utilizza questo orologio per misurare un secondo, potrebbe percorrere molto più di 300.000 km in un secondo? In effetti, questo orologio potrebbe viaggiare infinitamente veloce se visto solo dalla sua prospettiva?

Questo implica che se viaggiassi su un'astronave, alla velocità del 99% della luce, invecchierei di 4 anni, ma potrei raggiungere una destinazione distante forse 400 anni luce?

I miei amici e la mia famiglia sulla terra sarebbero morti, ma le persone che ho visto sul pianeta di destinazione come ho iniziato il mio viaggio avrà anche invecchiato solo 4 anni.

Se l'ultima ipotesi è corretta; significa che potremmo guardare una nave spaziale in lancio ad alfa centauri, potrebbe arrivare qui in soli 3-4 giorni - sembrando viaggiare molto più velocemente della velocità della luce, senza infrangere le leggi della relatività. Diremmo solo che è stato lo spostamento verso il blu relativistico a far sembrare che viaggiasse più veloce della velocità della luce.


Limitiamoci alla relatività ristretta, ovvero due frame inerziali che si muovono in uno spaziotempo di Minkowski.

Un orologio nel primo fotogramma inerziale ticchetta più lentamente, se visto dal secondo. Un orologio nel secondo fotogramma inerziale ticchetta più lentamente, se visto dal primo.

Ora supponi di essere fissato su uno dei due telai inerziali. Di solito si misurano le velocità all'interno del proprio telaio inerziale, il che significa misurare la distanza e il tempo nel proprio telaio inerziale per calcolare la velocità dell'altro telaio. In questo caso otterrai una velocità inferiore a quella della luce.

Se misuri la distanza nel tuo telaio inerziale e dividi questa distanza per il tempo che osservi sull'orologio del telaio inerziale in movimento, otterrai velocità più elevate, che potrebbero superare la velocità della luce. Ma questo risultato ha solo la dimensione di una velocità; non è una velocità rispetto a nessuno dei due sistemi inerziali.

L'osservatore in movimento osserverebbe un rallentamento degli eventi esterni, non un'accelerazione. L'osservatore osserverebbe un'accelerazione solo nel senso di uno spostamento verso il blu Doppler relativistico quando si muove verso l'oggetto osservato.

Le persone sul pianeta di destinazione invecchiano come sulla Terra, a condizione che non si muovano rispetto alla Terra. Sei solo tu, poiché viaggi così velocemente, la distanza si accorcia, e quindi anche il tempo per il viaggio si accorcia. Con lo spostamento Doppler e la contrazione dello spazio li vedrai invecchiare più velocemente.

Da Alpha Centauri, è ancora la contrazione dello spazio per il viaggiatore, che accorcia la distanza. Ancora una volta abbiamo una contrazione spaziale combinata/effetto Doppler che osserva le persone sulla Terra che invecchiano rapidamente per circa 4,5 anni.

Per le persone sulla Terra, il viaggio dura 4,5 anni. Per il viaggiatore potrebbero volerci solo pochi giorni. Con un'accelerazione di appena 1 g si potrebbe attraversare la Via Lattea in circa 20 anni, vista dall'astronave. Lo stesso viaggio visto dalla Terra impiegherebbe circa 100.000 anni.

Maggiori informazioni sul paradosso dei gemelli su Wikipedia.


Uno è sempre in viaggio. Anche se si viaggia alla velocità della luce, si è ancora influenzati dalle forze. Se l'orologio dipende dalla gravità, l'inerzia avrà un effetto su di esso. Se l'orologio utilizza una batteria, allora forse l'orologio influenzerà se stesso solo se non c'è nient'altro nelle vicinanze.

Non sono un esperto, ma anche alla velocità della luce, le forze avranno comunque un effetto.


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