La velocità della luce è una delle costanti più importanti della fisica. L'astronomo danese Olaf Roemer stimò per la prima volta la velocità della luce nel 1676. Tuttavia, lo scienziato che stabilì che era la luce a fissare il limite superiore della velocità raggiungibile nel nostro Universo, pari a quasi 300.000 chilometri al secondo, fu proprio Albert Einstein. Eppure, secondo la stessa teoria di Einstein, tutto in questo universo è relativo, moto compreso. Questo, a sua volta, ci costringe a porre una domanda completamente logica: qual è la velocità dell'esatto opposto della luce - oscurità?
Siamo lontani dall'essere i primi a porre questa domanda, ma il portale Gizmodo ha deciso di approfondirlo e in questa occasione si è rivolto a uno dei più rispettati e famosi scienziati, ricercatori, teorici, esperti di buchi neri e fisica quantistica. È interessante notare che non hanno tutti consenso su questo argomento. Alcuni credono che l'oscurità possa avere la stessa velocità della luce. Altri credono che possa essere infinitamente più lento. Altri ancora sono sicuri che tutto dipenderà dal punto di vista dal quale si guarda questo problema.
George Masser
Editor delle riviste Scientific American e Nautilus, autore di Creepy Action at Distance: A Phenomenon Redefining Space and Time. Significato del fenomeno nella teoria dei buchi neri, The Big Bang Theory e The Theory of Everything, nonché The Complete Guide to String Theory for Idiots
“La velocità dell'oscurità? La risposta più semplice è che la velocità dell'oscurità è uguale alla velocità della luce. Spegni il sole e il nostro cielo si oscurerà otto minuti dopo questo punto. Ma questa è una risposta noiosa! No davvero! In primo luogo, ciò che chiamavamo "velocità della luce" è la velocità di propagazione, e questo non è sempre il fattore decisivo. Un'ombra che cade su un paesaggio è proiettata dagli oggetti. E la particolarità di questi oggetti, così come la distanza da essi, determinerà la velocità con cui cadrà.
Ad esempio, un faro rotante illumina l'ambiente circostante a intervalli regolari. Tuttavia, la velocità relativa di oscuramento dell'ambiente aumenta con l'aumentare della distanza dal faro stesso. Se ti allontani abbastanza dal faro, l'ombra ti raggiungerà più velocemente della velocità della luce. La stessa cosa accade, ad esempio, con le stelle di neutroni nello spazio. In altre parole, in questo caso, la velocità della luce significherà solo un ritardo. Anche se il faro è puntato direttamente su di te, non vedrai la luce immediatamente, ma con un certo ritardo. Tuttavia, questo non influenzerà in alcun modo il corso degli eventi che vedrai, essendo al tuo posto.
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Ma esiste persino l'oscurità? Più precisamente, esiste un concetto, ma esiste un fenomeno in sé? Anche se "spegnete" il Sole, la Terra non si immergerà nell'oscurità completa e impenetrabile. La luce delle stelle, delle nebulose e persino del Big Bang stesso illuminerà il tuo cielo in questo caso. Anche il pianeta stesso e ogni cosa su di esso, compreso il nostro corpo, emettono luce. E sarà visibile nell'infrarosso. Anche se in qualche modo hai trovato un modo per "spegnere" il Sole, anche allora emetterà un certo livello di bagliore quasi per sempre. Per il tuo secolo e per molti secoli a venire, ce ne sarà abbastanza di sicuro. Cioè, finché avremo l'opportunità di vedere, vedremo. Nessun sensore ottico è in grado di rilevare l'oscurità completa, perché anche se non ci sono sorgenti luminose nelle vicinanze,le fluttuazioni quantistiche disponibili produrranno anche lampi di luce molto leggeri. Oppure prendi i buchi neri, il più oscuro dei presunti oggetti. Anche loro sono in grado di emettere una certa percentuale di luce, secondo alcune teorie. In fisica, in contrasto con la sfera delle relazioni interpersonali, la luce "vince" sempre l'oscurità.
L'oscurità non è una categoria fisica, ma piuttosto uno stato relativo. Nemmeno quello. Questa è una percezione soggettiva dello stato. I fotoni possono o meno essere riflessi, le cellule della retina possono innescare processi di memoria, ma non possono spiegare la sensazione soggettiva di oscurità, così come le onde non possono essere rappresentate da nient'altro che la nostra esperienza di osservazione del colore o del suono. La nostra esperienza soggettiva cambia di volta in volta, ma le singole parti di questa esperienza si trovano al di fuori del tempo. E in questo senso, possiamo dire che l'oscurità stessa non ha velocità.
Cos'è la velocità in senso generale? Ed esiste affatto? Presuppone la presenza di un certo spazio in cui misurarsi. Tuttavia, molti scienziati che lavorano con la fisica quantistica - un mondo in cui i soliti concetti della fisica ordinaria spesso diventano inutili - credono che lo spazio stesso sia uno dei derivati di un livello più fondamentale di realtà, dove non esistono concetti come posizione, distanza o lo stesso velocità.
Avi Loeb
Professore di astrofisica all'Università di Harvard, fondatore della Black Hole Initiative (BHI)
“La materia attratta al centro del buco nero raggiunge una velocità prossima a quella della luce. Tutto ciò che rientra nel cosiddetto orizzonte degli eventi del buco nero non ha modo di sfuggire. Anche la luce è sigillata per sempre nell'orizzonte degli eventi. Con questo in mente, i buchi neri possono essere visti come una sorta di prigioni dell'oscurità eterna. Ma non è così.
Una stella come il Sole può essere spaghettata in un flusso di gas se passa accanto a un enorme buco nero, come quello al centro della nostra galassia, la Via Lattea, la cui massa è di 6 miliardi di masse solari.
Tuttavia, quando cade in un buco nero, la materia può creare attriti tra loro e riscaldarsi. Il risultato finale di questo attrito è la radiazione. Se il tasso di accrescimento (il processo di incremento di massa) è sufficientemente alto, la pressione della radiazione in uscita sarà potenzialmente in grado di salvare dalla caduta della materia circostante aggiuntiva. Molti dei buchi neri più massicci dell'Universo, con la massa di miliardi di soli, hanno i tassi di accrescimento più elevati possibili.
Neil DeGrasse Tyson
Astrofisico, Ph. D. in fisica, scrittore, divulgatore della scienza, direttore dell'Hayden Planetarium all'American Museum of Natural History di Manhattan. Presentatore della popolare serie scientifica "Space: Space and Time"
“La velocità dell'oscurità significa … Considerando che l'oscurità stessa è il risultato della cessazione della luce? Se la velocità della luce è rappresentata da una costante, la velocità dell'oscurità sarà l'esatto opposto costante della velocità della luce. Se la luce è un vettore, ha grandezza e direzione, allora … parlando del suo valore negativo, parleremo della sua direzione opposta. L'oscurità in questo caso è la direzione opposta, non quella diretta. Direi che l'oscurità ha il valore negativo opposto per la velocità della luce.
Sara Caudill
PhD presso il Leonard E. Parker Center for the Study of Gravity, Cosmology and Astrophysics, University of Wisconsin-Milwaukee
“La forza gravitazionale dei buchi neri è così grande che nemmeno la luce può sfuggirle una volta che entra nel raggio del suo orizzonte degli eventi - confini invisibili che creano un punto di non ritorno. Poiché i buchi neri hanno una gravità così forte, le osservazioni effettuate al di fuori di questo forte campo gravitazionale saranno influenzate dall'effetto della dilatazione del tempo.
Supponiamo che lontano dal buco nero ci sia un osservatore esterno che vede un oggetto luminoso cadere nel buco nero. Dal punto di vista dell'osservatore, questo oggetto luminoso prima rallenterà la sua velocità, poi "si spegnerà", diventando così fioco che sarà impossibile vederlo. L'osservatore non sarà nemmeno in grado di vedere come l'oggetto attraversa il confine dell'orizzonte degli eventi.
Se guardiamo la situazione dal punto di vista della materia che cade in questo buco nero. Immagina ora un buco nero circondato da una nuvola di gas incandescente. Questa nube è stata formata da una stella lacerata, che passava troppo vicino a questo buco nero. Questa nuvola di gas apparirà come un disco appiattito, chiamato anche disco di accrescimento. Quindi, il gas di questo disco sarà eventualmente completamente assorbito dal buco nero, ma ciò non avverrà immediatamente.
Il fatto è che esiste un limite di velocità che dipende dalla forza della pressione di radiazione del gas riscaldato, che resisterà all'azione della forza di gravità interna del buco nero stesso. Infine, non appena tutto il gas viene assorbito dal buco nero, le sue dimensioni aumenteranno. Ad esempio, se prendiamo un buco nero, la cui massa iniziale sarà 10 volte la massa del nostro Sole, e il tasso di accrescimento della sua massa raggiungerà il suo limite massimo (il cosiddetto limite di Eddington), allora in circa un miliardo di anni la massa di questo buco nero raggiungerà una massa di 100 milioni volte superiori alla massa del nostro Sole”.
David Reice
Supervisore scientifico del Laser Interferometric Gravitational Wave Observatory (LIGO)
“Fondamentalmente, tutto dipenderà dal fatto che tu sia la materia che viene assorbita dall'abisso infinito del buco nero, o che tu sia abbastanza lontano dalla scena e sia un osservatore impassibile dell'evento di qualcuno o qualcos'altro che cade proprio in questo abisso. Se sei sfortunato e sei al primo posto, la velocità sarà molto alta. Molto probabilmente, parleremo di indicatori vicini alla velocità della luce.
Se ti trovi al posto del secondo e sei abbastanza lontano dal buco nero, allora la velocità con cui la materia verrà assorbita dal buco nero ti sembrerà notevolmente ridotta per effetto della dilatazione del tempo gravitazionale. Secondo lui, l '"orologio" sotto l'influenza del campo gravitazionale va più lento, e sotto l'influenza di un campo gravitazionale molto forte - anche più lento, il che sarà vero solo con l'avvicinamento all'orizzonte degli eventi del buco nero.
Intendo dire che nel tuo sistema di coordinate locali rimarrai stazionario rispetto al buco nero (cioè, non sarai attratto da esso) e il tuo sistema temporale locale non sarà influenzato dal campo gravitazionale di questo buco nero. In questo caso, per una persona che è al di fuori dell'influenza del buco nero, sembrerà che l'oggetto o la materia si muoverà verso l'orizzonte degli eventi del buco nero per un tempo infinitamente lungo.
Nyayesh Afshordi
Astrofisico presso il Dipartimento di Fisica e Astronomia dell'Università di Waterloo e Capo del Dipartimento di Cosmologia e Gravità presso il Perimeter Institute for Theoretical Physics in Canada
“Credo che la velocità dell '" oscurità "sia infinita! Nella fisica classica, sotto il concetto generale di oscurità dello spazio, può essere considerato solo un vuoto vuoto. Tuttavia, grazie alla meccanica quantistica, sappiamo che in realtà non esistono oscurità e spazio vuoto. Anche se ti sembra che non ci siano sorgenti di luce che potremmo vedere, questa fonte può essere fluttuazioni di campi elettromagnetici. Anche all'interno delle onde gravitazionali che attraversano lo spazio-tempo e scoperte dal laboratorio LIGO solo di recente, queste fluttuazioni quantistiche devono essere presenti.
Il problema è che il livello di gravità in questa ondulazione quantistica è infinito. In altre parole, attualmente non esiste una teoria convincente della gravità quantistica con cui la maggior parte degli scienziati sarebbe d'accordo. La risposta necessaria alla domanda può essere nascosta nella possibilità stessa della velocità dell '"oscurità", cioè le increspature quantistiche raggiungono un valore infinito (o diventano arbitrariamente grandi), specialmente su piccole scale e per un breve periodo di tempo. Naturalmente, questo è solo un presupposto, ma mi sembra che questo sia un modo efficace per comprendere il principio e l'essenza del Big Bang, i buchi neri, l'energia oscura e la gravità quantistica ".
NIKOLAY KHIZHNYAK
