Cosa succede al corpo umano viaggiando alla velocità della luce

Dobbiamo all’astronomo danese Ole Rømer la determinazione della velocità della luce. Che non è infinita (nel vuoto è pari a 299 792 458 metri al secondo), ma è sempre relativa.

La velocità della luce, in fisica, è la velocità di propagazione di un’onda elettromagnetica, indicata tradizionalmente con la lettera “c“. Nel vuoto ha un valore di 299 792 458 m/s ovvero circa 3 × 108  m/s. La velocità della luce nel vuoto è una costante fisica indipendente dalla velocità dell’oggetto che emette la radiazione, e quindi dal sistema di riferimento inerziale utilizzato.

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Nulla può andare più forte

Se ci pensate, è proprio assurdo. Se a un corpo viene applicata una forza, infatti, la sua velocità non potrà che aumentare. O almeno così sembra, considerando le nostre esperienze di tutti i giorni. Oltre un secolo fa, però, Albert Einstein ha dimostrato che l’energia E di un corpo qualsiasi è legata alla sua massa m secondo la famosa equazione E=mc2, dove “c” è la velocità della luce (299.792,458 km/s).

Questa relazione dice, tra l’altro, che energia e massa sono due entità equivalenti, che possono trasformarsi l’una nell’altra. E questo è esattamente ciò che accade quando acceleriamo un oggetto (anche se noi non ce ne accorgiamo): l’energia che gli imprimiamo va in piccolissima parte ad aumentare la sua massa.

A mano a mano che la velocità aumenta, però, occorre sempre più energia per aumentarne ulteriormente la velocità, e questo accade perché sempre più energia si trasforma in massa. In pratica, quanto più ci si avvicina alla velocità della luce, tanto più l’oggetto diventa massiccio e inamovibile. Al 99,9% della velocità della luce, per esempio, un uomo di 80 kg avrebbe una massa di circa 2 tonnellate.

Cercare di “spingerlo” per fargli superare la “barriera” della luce avrebbe come unico risultato quello di aumentare la sua massa di tantissimo, lasciandone la velocità praticamente inalterata. Ecco perché la velocità “c” non può essere mai raggiunta.

TACHIONI. Secondo alcuni studi teorici, esisterebbero particelle chiamate tachioni che avrebbero la proprietà di viaggiare a velocità superiori a “c”… ma, se anche esistessero davvero, non potrebbero mai rallentare.

Fino a quale accelerazione si può spingere un corpo prima di perdere conoscenza?

Una persona in genere riesce a sopportare un’accelerazione positiva di 5g (cioè 5 volte l’accelerazione di gravità) senza riportare danni, se ci si è sottoposti per pochi secondi; ma i piloti che indossano le speciali tute anti-g riescono a sopportare un’accelerazione addirittura di 10g – senza contare che vengono temprati con un addestramento mirato.

Quando si è sottoposti a un’accelerazione di gravità insolita, il sangue affluisce dalla testa ai piedi. Proprio perché il cuore non riesce a pompare sangue a sufficienza al cervello, un’esposizione prolungata a un’accelerazione di 5g porta presto alla perdita di conoscenza.

L’ossigeno è trasportato dal sangue: valori superiori ai 5g possono portare in breve alla morte per mancanza di ossigenazione al cervello.

 

E se andiamo ancora oltre?

John Stapp, pilota della US Air Force, ha subito un’accelerazione di ben 35g. Le conseguenze sono state devastanti: ossa rotte e otturazioni saltate. John Stapp, nonostante tutto, è sopravvissuto.

Alcune curiosità sull’accelerazione di gravità

– l’accelerazione di gravità non è uguale in tutti i punti della Terra, perché il nostro pianeta non è perfettamente sferico. Il valore di 9,81 m/s^2 (per la precisione 9,80665 m/s^2) è stato preso come convenzione in quanto si tratta di un valore medio.

– un aumento di g “corrisponde” a un aumento di peso. Se si subisce un’accelerazione positiva di 2g, il peso del nostro corpo sarà raddoppiato. Immaginate di trovarvi su un aereo e di salire perfettamente in verticale (cosa che non accade sui normali aerei di linea) a una velocità di 2g: il vostro corpo causerà una forza peso contro lo schienale pari al doppio del vostro peso normale. Nell’esperimento visto sopra, John Stapp è passato da una velocità di circa 1000 km all’ora a una velocità prossima allo zero nel giro di pochi attimi: per un secondo, il suo peso si è avvicinato ai 3.500 kg!

– esistono due tipi di accelerazione: quella positiva e quella negativa. L’accelerazione positiva è quella che proviene dal basso verso l’alto (se il soggetto è dritto in piedi), mentre quella negativa la avvertiamo dal punto opposto, cioè dall’alto verso il basso. I valori che abbiamo usato in questo articolo si riferiscono all’accelerazione positiva. Quella negativa è più dura da sopportare: se, come abbiamo detto, un uomo in genere sopporta fino a 5g di accelerazione positiva, non riesce comunque a sopportare oltre i 3g di accelerazione negativa. Tra i 2g e i 3g di accelerazione, infatti, il campo visivo dell’individuo diventa rosso, fino ad arrivare alla perdita di conoscenza.

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Alla velocità della luce

Viaggaire alla velocità della luce non sarebbe comunque possibile perchè purtroppo per raggiungere tale velocità ci vorrebbe una fonte energia infinita e comunque la materia non può raggiungere la velocità della luce. Facendo un’ipotesi assurda, tenendo conto dei problemi descritti precedentemente, essi sono tutti legati comunque alle accelerazioni e non alle velocità come tale, quindi supponendo che ci si sposti alla velocità della luce in moto rettilineo ed uniforme l’unica conseguenza sarebbe che il tempo si fermerebbe relativamente a quella persona (come dice la teoria della relatività di einstein).
Adesso abbandoniamo la fantascienza, e ricordiamoci che il modello fisico con cui oggi possiamo descrivere la realtà, non permette alle particelle dotate di massa di raggiungere la velocità della luce. Non per limiti tecnologici, ma proprio per impossibilità fisica.

 

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