Percezione del tempo e delle distanze per osservatori fermi e in moto
    - Fantastico! - disse Elna veramente stimolata nella sua fantasia. - Ci sono altre curiosità interessanti da conoscere?

    - Beh, direi proprio di sì - rispose Nega guardando l'orologio forse per vedere se aveva ancora tempo per aprire un nuovo argomento prima di arrivare alla Grande Festa. - Vedete, noi elettroni che formiamo questo fascio attualmente viaggiamo a velocità alle quali si fanno sentire certi effetti molto importanti.

    - Quali effetti? - esclamarono quasi all'unisono le due elettroncine entusiaste ed eccitate.

    - Andiamo con ordine. Abbiamo prima detto che ci sono Mondi, come quello degli Umani, in cui i corpi viaggiano a piccole velocità. Ebbene, in questi Mondi l'esperienza comune mostra come le osservazioni di un soggetto in moto possono differire da quelle di uno fermo. Per esempio, gli alberi a lato di una strada sembrano muoversi incontro a chi guida ma appaiono fermi all'autostoppista seduto sul ciglio della strada stessa. Allo stesso modo il cruscotto della macchina è fermo per il guidatore (almeno così si spera!) ma è in moto per l'autostoppista. Queste sono proprietà così note e comuni del Mondo degli Umani che quasi non ci si fa più caso. Però le differenze tra i due osservatori (guidatore e autostoppista) sono assai più profonde. Ma queste differenze si fanno sentire solo nel mondo delle grandi velocità, ad esempio in quello in cui in questo momento noi viviamo.

    - Perché? - incalzarono le due elettroncine.

    - Un attimo di pazienza e ci arriviamo. Innanzi tutto vediamo alcune differenze. Eccone una. Due osservatori in moto relativo l'uno rispetto all'altro hanno diverse percezioni del tempo e delle distanze. Questo significa che: due orologi identici, indossati da due simili osservatori, non segnano le ore in modo sincrono e quindi non concordano sugli intervalli di tempo trascorsi fra due eventi. E questo, badate bene, non ha a che fare con la precisione dei due orologi che supponiamo siano precisissimi!

    - Allo stesso modo, - proseguì Nega dopo un attimo di pausa - due osservatori in moto relativo dotati di un identico metro campione non concordano sulle misure di distanza.

    - Impossibile, non ci credo! - esclamò Elna.

    - Fai una prova se non ci credi - disse Nega ridendo. Poi, ritornando più seria: - Del resto a non crederci sei in buona compagnia. Molti Umani rifiutano di crederci.

    -  Perché? - chiese Elna.

    - La ragione di questo rifiuto è molto semplice. Questi effetti dipendono dalla velocità con cui ci si muove. Sulle automobili, sugli aerei o persino sullo Shuttle costruiti dagli Umani questi effetti sono minuscoli. Certo, le differenze di percezione tra chi sta fermo e chi vola in aereo esistono davvero, ma sono così piccole che nessuno le nota. Ma noi qui ora stiamo viaggiando a velocità prossime a quella della luce e in questo caso gli effetti si mostrano in tutta la loro evidenza.

Tempo e distanze nell'osservazione quotidiana
    - Potresti darci un esempio riguardo a cosa succede al tempo e alle lunghezze degli oggetti? - esclamò Elna decisa più che mai a chiarire quanto udito.

    - Certo, pensa con la fantasia di proiettarti nell'ordinario Mondo degli Umani. Quindi immagina di essere alla guida di una macchina molto veloce e volere misurare la sua velocità. Per questo devi fare ovviamente una misura di tempo. La tua amica Kate ti aspetta più in là sul ciglio della strada munita di un cronometro identico al tuo. Ebbene, se secondo Kate la macchina ha impiegato diciamo 30 secondi a compiere un certo percorso, per te Elna a bordo della macchina i secondi sono solo 29, 99999999999952. Certo è una differenza così piccola che un normale cronometro non saprebbe misurarla. Non ci sorprende quindi che l'esperienza quotidiana non faccia trapelare nulla sul fatto che il tempo dipende dallo stato di moto.

    - Capisco, sono differenze insignificanti... E per quanto riguarda le distanze? - chiese Kate.

    - Qualcosa di simile succede anche per le distanze - rispose pronta Nega. - In una misura della lunghezza dell'auto dell'esempio appena fatto, se Elna (per la quale la macchina è ferma) trova una lunghezza di 4,80 metri, la misura fatta da te Kate (ferma sul ciglio della strada) porta invece a 4, 79999999999958 metri. Una differenza anche in questo caso minuscola, che nessun strumento di misura potrebbe rivelare.

    - Come vedete, negli esempi fatti si tratta di differenze microscopiche, ma mostrano comunque una pecca insanabile nella concezione comune che noi abbiamo del tempo e dello spazio che pensiamo come se fossero immutabili e universali. Al crescere della velocità relativa fra i due osservatori la frattura diventa poi sempre più visibile.

Tempo e distanze in un Mondo a velocità prossime a quella della luce
    - Vediamo di chiarire ulteriormente la cosa - continuò Nega - Se tu Elna, sempre con un po' di fantasia, viaggiassi a bordo di una auto molto veloce, che procede ad esempio a circa l'84 per cento della velocità della luce e Kate si trovasse ferma sul ciglio della strada, ebbene per Kate la lunghezza della macchina  sarebbe di soli 2,3 metri, cioè molto meno di quanto misurato da te Elna (e da quanto scritto sul libretto dell'auto!).

    - Allora, - disse Elna molto concentrata - un osservatore percepisce un oggetto in moto più corto, come se fosse contratto nella direzione del moto stesso.

    - Proprio così! - esclamo Nega visibilmente compiaciuta.

    - Facci un altro esempio - insistette Kate non ancora contenta.

    - Un altro esempio? - disse Nega pensando. - .Mmm. Sì, ecco. Considerate noi elettroni in questo "maledetto" tubo. Se alla fine del tubo uscissimo con una velocità del 99,9975 per cento quella della luce, ebbene ogni metro del tubo (in moto rispetto a noi) ci apparirebbe lungo 7,1 mm. Il che non è poco! Siete d'accordo con me?

    - Certamente - esclamò Kate.

    - Ma ora dicci qualcosa  per quanto riguarda il tempo - incalzò poi Kate dopo un attimo di riflessione.

    - Bene. Nell'esempio appena fatto dell'auto guidata da Elna, tu Kate, che supponiamo sei sempre ferma sul ciglio della strada, cronometreresti col tuo orologio stazionario un tempo quasi doppio di quello registrato da Elna a bordo dell'auto. È come se l'orologio di Elna ritardasse rispetto al tuo.

    - Se ho capito bene, - concluse allora Kate - gli orologi in moto battono più lentamente, cioè rallentano e quindi ritardano. E questo rallentamento aumenta all'aumentare della velocità.

    - Esatto! - confermò Nega. - Se fossimo a cavalcioni di un orologio che, ad esempio, viaggia a tre quarti della velocità della luce, nel giudizio di un osservatore stazionario il nostro tempo scorrerebbe di due terzi più lento del suo. Un effetto non da poco.

Cose irragionevoli per il senso comune
    - So che molte delle cose che vi ho detto - continuò Nega al fine di rendere più chiari i concetti espressi alle due elettroncine che apparivano molto perplesse e pensierose - non appaiono ragionevoli alla luce dell'esperienza quotidiana. Ma dovete pensare che nel Mondo degli Umani le basi delle conoscenze, che poi generano  il "senso comune", sono davvero limitate. Infatti sono ristrette alle basse velocità e in ogni caso a velocità molto minori di quella della luce.

(Credit: Figura modificata da: Settimana Enigmistica)