Il tempo scorre più veloce sulla tua testa che sui tuoi piedi

Se c’è un’idea che diamo per scontata, è che il tempo sia un fiume invisibile che scorre con la stessa identica velocità per chiunque e in qualunque luogo dell’universo. Un secondo trascorso sulla cima del Monte Everest dovrebbe equivalere esattamente a un secondo trascorso in fondo alla Fossa delle Marianne.

Albert Einstein, con la sua Teoria della relatività generale, ha dimostrato che questa visione intuitiva del tempo è del tutto errata. Il tempo non è assoluto: è fluido, si piega, si dilata e si contrae. E non serve viaggiare a bordo di un’astronave vicino a un buco nero per sperimentare questo fenomeno: la testa di ciascuno di noi invecchia leggermente più velocemente dei propri piedi ogni singolo giorno.

 

La gravità frena il tempo?

Dobbiamo osservare come la massa modifica lo spazio-tempo. Secondo Einstein, un corpo dotato di massa (come la Terra) crea una deformazione nella trama dell’universo. Quella che noi percepiamo come “forza di gravità” è in realtà la curvatura dello spazio e del tempo causata dalla massa terrestre.

Esiste una regola fondamentale nella Teoria della relatività: più ci si trova vicini a una forte sorgente gravitazionale, più il tempo scorre lentamente. Dunque in cima a una montagna, dove c’è meno gravità, il tempo scorre più veloce. Invece al centro della terra, dove la gravità è massima, più lento. Poiché i tuoi piedi si trovano più vicini al centro della Terra rispetto alla tua testa, sperimentano un campo gravitazionale leggermente più intenso. Di conseguenza, il tempo per i tuoi piedi scorre più piano rispetto al tempo per la tua testa. Vive ad un ritmo impercettibilmente accelerato chiunque si trovi più in alto rispetto al suolo.

Ovviamente, la differenza di gravità tra l’altezza delle caviglie e quella degli occhi è infinitesimamente piccola, ma non per questo irrilevante. Se consideriamo una persona alta un metro e ottatna che vive circa 80 anni, la sua testa invecchierà di circa 90 nanosecondi (90 miliardesimi di secondo) in più rispetto ai suoi piedi nell’arco dell’intera vita. Se invece confrontiamo chi vive al livello del mare con chi abita in montagna a 2.000 metri di altitudine, la differenza diventa ancora più marcata, arrivando a diversi microsecondi. 

 

Teoria della relatività del tempo: come misurarla

Nel 2010, un team di fisici del National Institute of Standards and Technology negli Stati Uniti ha condotto un esperimento spettacolare utilizzando due orologi atomici ad alluminio di estrema precisione (orologi capaci di spaccare il secondo per miliardi di anni).

I ricercatori hanno posizionato i due orologi uno sopra l’altro e hanno sollevato il secondo orologio di soli 33 centimetri rispetto al primo. Il risultato? L’orologio situato più in alto ha iniziato immediatamente a ticchettare a un ritmo più veloce rispetto a quello sottostante. Ciò conferma le equazioni di Einstein con una precisione spaventosa.

 

Perché questo fenomeno è fondamentale?

Tutto questo potrebbe sembrare un puro esercizio teorico o una curiosità da salotto, ma ha un impatto diretto sulla tecnologia che usiamo quotidianamente. Il sistema di navigazione GPS funziona calcolando il tempo impiegato dal segnale radio per viaggiare dai satelliti in orbita (a circa 20.000 km d’altezza) fino al tuo dispositivo. A quell’altitudine, la gravità terrestre è notevolmente più debole, e gli orologi a bordo dei satelliti guadagnano circa 45 microsecondi al giorno rispetto agli orologi a terra.

Se i fisici e gli ingegneri non correggessero continuamente gli orologi dei satelliti applicando le equazioni della Relatività di Einstein, la mappa del tuo navigatore accumulerebbe un errore di posizione di oltre 11 chilometri ogni singolo giorno, rendendo Google Maps o qualsiasi servizio di localizzazione completamente inutile.