Invecchieresti davvero più lentamente su un'astronave a velocità prossima a quella della luce?

Viaggi ad alta velocità. Craig Cormack / Flickr

Ogni settimana, i lettori della nostra newsletter spaziale, The Airlock, inviano le loro domande affinché il giornalista spaziale Neel V. Patel risponda. Questa settimana: dilatazione del tempo durante i viaggi nello spazio.

Ho sentito che la dilatazione del tempo influisce sui viaggi spaziali ad alta velocità e mi chiedo l'entità di tale effetto. Se dovessimo lanciare un volo di andata e ritorno verso un esopianeta vicino, diciamo a 10 o 50 anni luce di distanza, in che modo ciò influenzerebbe il tempo per gli umani sull'astronave rispetto agli umani sulla Terra? Quando i viaggiatori spaziali torneranno, saranno molto più giovani o più anziani rispetto alle persone che sono rimaste sulla Terra? -Serge

La dilatazione del tempo è un concetto che compare in molti fantascienza, incluso quello di Orson Scott Card Il gioco di Ender , dove un personaggio invecchia solo otto anni nello spazio mentre 50 anni passano sulla Terra. È proprio questo lo scenario delineato nel famoso esperimento mentale il Paradosso gemello : un astronauta con un gemello identico al controllo missione compie un viaggio nello spazio su un razzo ad alta velocità e torna a casa scoprendo che il gemello è invecchiato più velocemente.

La dilatazione del tempo risale alla teoria della relatività speciale di Einstein, che ci insegna che il movimento attraverso lo spazio crea effettivamente alterazioni nel flusso del tempo. Più velocemente ti muovi attraverso le tre dimensioni che definiscono lo spazio fisico, più lentamente ti muovi attraverso la quarta dimensione, il tempo, almeno rispetto a un altro oggetto. Il tempo è misurato in modo diverso per il gemello che si è spostato nello spazio e per il gemello che è rimasto sulla Terra. L'orologio in movimento ticchetta più lentamente degli orologi che stiamo guardando sulla Terra. Se riesci a viaggiare vicino alla velocità della luce, gli effetti sono molto più pronunciati.

A differenza del Twin Paradox, la dilatazione del tempo non è un esperimento mentale o un concetto ipotetico: è reale. Il 1971 Esperimenti Hafele-Keating lo dimostrò quando due orologi atomici furono fatti volare su aerei che viaggiavano in direzioni opposte. Il movimento relativo ha effettivamente avuto un impatto misurabile e ha creato una differenza di tempo tra i due orologi. Ciò è stato confermato anche in altri esperimenti di fisica (ad esempio, particelle di muoni in rapido movimento impiegare più tempo a decadere ).

Quindi, nella tua domanda, un astronauta di ritorno da un viaggio spaziale a velocità relativistiche (dove iniziano a manifestarsi gli effetti della relatività, almeno in generale un decimo della velocità della luce ) sarebbe, al ritorno, più giovane degli amici e della famiglia della stessa età rimasti sulla Terra. Esattamente quanto più giovane dipende esattamente dalla velocità con cui si è mossa e accelerata la navicella spaziale, quindi non è qualcosa a cui possiamo rispondere prontamente. Ma se stai cercando di raggiungere un esopianeta a 10-50 anni luce di distanza e comunque tornare a casa prima che tu stesso muoia di vecchiaia, dovresti muoverti vicino alla velocità della luce.

C'è un'altra ruga qui degna di nota: la dilatazione del tempo a causa degli effetti gravitazionali. Potresti aver visto il film di Christopher Nolan Interstellare , dove la stretta vicinanza di un buco nero fa rallentare enormemente il tempo su un altro pianeta (un'ora su quel pianeta è sette anni terrestri).

Anche questa forma di dilatazione del tempo è reale, ed è perché nella teoria della relatività generale di Einstein, la gravità può piegare lo spaziotempo, e quindi il tempo stesso. Più l'orologio è vicino alla fonte di gravitazione, più il tempo passa lentamente; più l'orologio è lontano dalla gravità, più velocemente passerà il tempo. (Possiamo salvare i dettagli di quella spiegazione per un futuro Airlock.)

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