La velocità della luce è un argomento che ha affascinato gli scienziati per secoli. La domanda che spesso ci si pone è: la luce assume la velocità della sua fonte? Ad esempio, se si guida a 100 chilometri all’ora e si accende un laser, a che velocità viaggerà il laser? La risposta, come molti commentatori hanno sottolineato, è che la luce si propaga alla velocità della luce, indipendentemente dalla velocità della sua fonte. Ma questo non significa che sia una suggestione completamente fuori luogo. Dopotutto, ci è voluto nientemeno che Einstein per rendersi conto di questo.
La confusione sulla velocità della luce
La confusione nasce dal fatto che ci si aspetta che la luce si comporti come la materia. Se si pedala in avanti su una bicicletta e si spara un colpo di pistola nella stessa direzione, ci si aspetterebbe istintivamente che il proiettile viaggi alla velocità abituale di quel proiettile più la velocità della bicicletta. E si sarebbe corretti.
Il suono come analogia per spiegare la luce
Il suono è diverso dalla luce, ma è un’analogia migliore per spiegare la luce rispetto a un proiettile. Come probabilmente si ricorda dalla scuola, il suono è una vibrazione che si propaga come un’onda acustica attraverso un mezzo, sia esso liquido, solido o gassoso. La velocità del suono è dettata dal mezzo attraverso il quale viaggia (il che significa che è diversa su Marte) e si può cambiare alterando il mezzo (ad esempio riscaldando l’atmosfera) ma non aggiungendo la propria velocità.
Se si viaggia in bicicletta e si grida in avanti, si capirebbe probabilmente istintivamente che i suoni prodotti non viaggerebbero alla velocità del suono più la velocità della bicicletta. E si sarebbe giusti. Infatti, si può aumentare la propria velocità e superare il suono se si vuole, dimostrando che non si sta aggiungendo velocità.
La costante universale della velocità della luce
La velocità della luce è una costante universale, il che significa che è la stessa ovunque la si misuri nell’universo, secondo la teoria della relatività speciale di Einstein. Che si sia seduti sulla Terra, su Marte o su Zoozve, se si misura la velocità della luce si troverà che procede a una fresca velocità di 299.792.458 metri al secondo, il limite di velocità assoluto dell’universo.
La teoria dell’etere luminifero
Prima di Einstein, c’era una teoria secondo la quale la luce veniva trasportata attraverso lo spazio da un “etere luminifero” privo di attrito e fisicamente indetectabile che permeava tutto lo spazio e il tempo. Secondo la teoria, l’etere avrebbe avuto una direzione, come il vento nella nostra atmosfera. Mentre la Terra si muove nella sua orbita, se questa teoria fosse stata corretta, il vento ci avrebbe soffiato da diverse angolazioni e la velocità della luce che si propaga attraverso di esso sarebbe stata diversa a seconda del suo angolo attraverso il vento dell’etere.
Gli esperimenti di Michelson e Morley
I fisici A.A. Michelson ed Edward W. Morley, eseguendo i rispettivi esperimenti nel 1881 e nel 1887, miravano a misurare la velocità della luce rispetto all’etere. L’idea era di inviare una fonte di luce a uno splitter di fascio, inviandola in due direzioni. Una sarebbe stata nella direzione in cui la Terra è diretta, un’altra ad angolo retto rispetto a quella. I fasci poi viaggiavano verso due specchi, che rimandavano la luce a un rilevatore. Se la teoria dell’etere luminifero fosse stata corretta, allora la luce sarebbe stata rilevata in tempi diversi, influenzata dal suo viaggio attraverso l’etere.
