La dilatazione del tempo risale alla teoria della relatività speciale di Einstein, che ci insegna che il movimento nello spazio crea effettivamente alterazioni nel flusso del tempo. Più velocemente ci si muove attraverso le tre dimensioni che definiscono lo spazio fisico, più lentamente ci si muove attraverso la quarta dimensione, il tempo, almeno rispetto ad un altro oggetto. Il tempo viene misurato in modo diverso per il gemello che si è spostato nello spazio e il gemello che è rimasto sulla Terra. L’orologio in movimento ticchetta più lentamente degli orologi che guardiamo sulla Terra. Se si è in grado di viaggiare vicino alla velocità della luce, gli effetti sono molto più pronunciati.
A differenza del paradosso dei gemelli, la dilatazione del tempo non è un esperimento mentale o un concetto ipotetico – è reale. Gli esperimenti Hafele-Keating del 1971 lo hanno dimostrato, quando due orologi atomici sono stati fatti volare su aerei che viaggiavano in direzioni opposte. Il movimento relativo ebbe effettivamente un impatto misurabile e creò una differenza di tempo tra i due orologi. Questo è stato confermato anche in altri esperimenti di fisica (ad esempio, le particelle muoniche che si muovono velocemente impiegano più tempo a decadere).
Quindi, nella tua domanda, un astronauta che torna da un viaggio nello spazio a “velocità relativistiche” (dove gli effetti della relatività iniziano a manifestarsi, in genere ad almeno un decimo della velocità della luce) sarebbe, al ritorno, più giovane di amici e familiari della stessa età rimasti sulla Terra. Esattamente quanto più giovane dipende da quanto velocemente la navicella spaziale si è mossa e ha accelerato, quindi non è qualcosa a cui possiamo rispondere facilmente. Ma se stai cercando di raggiungere un esopianeta da 10 a 50 anni luce di distanza e tornare a casa prima di morire di vecchiaia, dovresti muoverti a una velocità prossima a quella della luce.
C’è un altro aspetto che vale la pena menzionare: la dilatazione del tempo come risultato degli effetti gravitazionali. Forse avete visto il film Interstellar di Christopher Nolan, dove la vicinanza di un buco nero fa sì che il tempo su un altro pianeta rallenti enormemente (un’ora su quel pianeta corrisponde a sette anni terrestri).