Buongiorno, vorrei capire l’effetto Shapiro: ritardo temporale dei fotoni che passano vicino ad un campo gravitazionale. Se ad ogni dilatazione del tempo corrisponde una proporzionale contrazione dello spazio, la velocità dei fotoni (m=0) dovrebbe essere sempre c. Al contrario, passando in regioni con tempo dilatato, particelle dotate di massa accelerano!

La velocità della luce, nel vuoto, non subisce mai rallentamenti indipendentemente da cosa le succede intorno: in qualunque sistema di riferimento, sia che stiamo osservando un fenomeno sulla terra o sul sole o in un altro luogo,  essa è una costante universale ed è sempre uguale a c.

Il fenomeno detto effetto o ritardo di Shapiro, è una conseguenza del fatto che quando un raggio di luce, passa nelle vicinanze di un campo gravitazionale (in pratica in prossimità di una massa) percorre una distanza più lunga di quella che percorrerebbe se non ci fosse l’effetto del campo gravitazionale.

Se da terra facessimo rimbalzare un fascio di luce o un segnale radio elettromagnetico (tipo radar) su un pianeta, un satellite o una stella (in pratica con una massa e distanza tale da poter consentire la misura dell'effetto) misureremmo un tempo più lungo rispetto al caso in cui i raggi elettromagnetici percorressero una linea retta (ovvero in assenza di campo gravitazionale nelle vicinanze).

In realtà non è il tempo che si dilata (e di conseguenza lo spazio), bensì è lo spazio che si incurva nelle vicinanze di una massa e, proprio perché c è sempre costante, i fotoni impiegano più tempo rispetto al caso di uno spazio non curvo (assenza di campo gravitazionale).

Questo effetto di relatività generale non è da confondere con il rallentamento del tempo dovuto alla presenza di masse.

Se per esempio avessimo inviato segnali sul Sole, un eventuale osservatore sulla nostra stella avrebbe misurato con il suo orologio una differenza di tempo diversa da un orologio sulla terra. Per le confermate leggi di Einstein, più un corpo ha massa più è forte il campo gravitazionale e più il tempo rallenta in prossimità di esso.

Nella realtà con tutte le masse che si muovono e interagiscono fra loro le cose si complicano assai, poiché la curvatura dello spazio e la distanza tra due oggetti cambia nel tempo (per la relatività generale è il campo gravitazionale a produrre la curvatura dello spazio-tempo).

Dall’eclisse solare del 29 maggio 1919 (Eddington), e poi con le eclissi dell’1922-29-36-47-52, gli accurati rilievi del 1968 (I.L. Shapiro e suoi collaboratori), fino alle più recenti misure della sonda Cassini (2003), la curvatura dello spazio-tempo e gli effetti citati sono stati sempre confermati.