La composizione delle velocità

La somma relativistica delle velocità: nessuno supera c

Se un’astronave che viaggia a 0,6 c rispetto alla Terra spara in avanti un proiettile a 0,6 c rispetto a sé, secondo Galileo il proiettile andrebbe a 1,2 c. La relatività dà un’altra regola: le velocità si compongono con una formula che le tiene sempre sotto c. E se al posto del proiettile c’è un lampo di luce, la sua velocità resta esattamente c.

Somma di Galileo —
Somma relativistica —
Fattore di correzione —
Per la luce (u′ = c) —
u = (u′ + v) / (1 + u′ v / c²)

Il denominatore 1 + u′ v / c² è quasi 1 alle velocità di tutti i giorni: per un treno a 100 km/h e una palla lanciata a 100 km/h differisce da 1 per circa un centomillesimo di miliardesimo. Per questo la regola di Galileo funziona benissimo nella vita quotidiana.

Quando le velocità sono vicine a c il denominatore cresce e la somma resta sotto c: 0,6 c e 0,6 c danno 0,88 c. Il grafico mostra la somma relativistica (in viola) e quella di Galileo (grigia) al variare della velocità del proiettile, per la velocità dell’astronave scelta.

Se u′ = c la formula dà esattamente u = c, per qualunque v: è il secondo postulato. La velocità della luce non è solo un record da non superare: è la stessa per tutti, ed è la sola velocità che tutti gli osservatori misurano uguale.

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