Cosa accadrebbe se accendessi una torcia mentre mi sto muovendo quasi alla velocità della luce? Come si comporterebbe la luce?

Accendi una torcia. Cosa succede? Come si comporta la luce?

Hai appena risposto alla domanda. In questo momento ti stai muovendo quasi alla velocità della luce, in qualche quadro di riferimento. Infatti, per ogni velocità tra 0 e [math]c[/math], c'è un quadro di riferimento in cui ti stai muovendo a quella velocità. Ma tu sei sempre immobile nel tuo quadro di riferimento. Quindi, per te il comportamento della torcia sarà sempre lo stesso.

Questa risposta è probabilmente insoddisfacente per te, ma vale la pena ricordarla. Quasi tutte le domande come "Cosa succede vicino alla velocità della luce? Le cose diventano più corte o hanno più massa? Gli orologi rallentano?" inizia con il ricordare che TU ti stai muovendo vicino alla velocità della luce, ogni secondo di ogni giorno. I fenomeni di cui hai sentito parlare: gli orologi che rallentano, le bacchette del metro che si restringono, la massa che aumenta, e così via - sono tutti dalla prospettiva di un osservatore in un diverso quadro di riferimento.

Ma lasciami riformulare la tua domanda in un modo che darà una risposta più simile a quella che ti aspetti. Supponiamo che il mio amico si muova verso di me quasi alla velocità della luce e accenda una torcia. Cosa vedrò? La risposta è che la luce verrà verso di te alla velocità della luce, esattamente come se il tuo amico fosse fermo. Ma noterai due cose che sono molto diverse:

• La luce sarà molto più blu di una normale torcia, a causa dell'effetto Doppler. Se il tuo amico sta venendo verso di te al 60% della velocità della luce (i relativisti amano il 60% della velocità della luce, perché tutti i calcoli danno risposte intere), la frequenza della luce sarà raddoppiata. Bene, le torce brillano in tutto lo spettro visibile, quindi supponiamo che il tuo amico ti abbia puntato un laser rosso, che ha una frequenza di 400 THz. Tu lo vedresti a 800 THz - dalla parte viola dello spettro! (Facciamo che sia un laser nel vicino infrarosso; quello si vedrà come blu). Questo è l'Effetto Doppler, la stessa cosa che fa sembrare il fischio di un treno più alto quando si avvicina e più basso quando si allontana.
• Non rimarrebbe acceso molto a lungo. Supponiamo che il tuo amico fosse a 10 secondi luce da te (circa 1,86 milioni di miglia) quando si è acceso (tutte le distanze e i tempi nel tuo quadro di riferimento). Non vedresti la luce finché non fossero passati 10 secondi, e in quel momento il tuo amico sarebbe a 4 secondi luce da te. In altri 6,6 secondi, più o meno, ti passerà davanti e la luce si spegnerà.

OK, ora supponiamo che il tuo amico si stia muovendo LONTANO da te al 60% della velocità della luce, e accenda un laser UV; questa volta la frequenza sarà dimezzata, quindi il laser UV, frequenza 1400 THz, si presenterà come un laser blu, 700 THz, e continuerà a brillare finché il laser non finirà la batteria (presto; i laser UV hanno fame di energia).

OK, infine. Il tuo amico si sta muovendo ACROSS il tuo campo visivo, al 60% della velocità della luce, e questa volta usa una torcia. Nessun effetto doppler, quindi la luce brilla di fronte a lui normalmente, e sembra muoversi alla velocità della luce - ma la coda del fascio si muove al 60% della velocità della luce, come lui.