100 anni di relatività generale

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Il XX è stato un secolo di scoperte rivoluzionarie per la fisica. Scoperte che hanno modificato il nostro modo di vivere portando innumerevoli applicazioni e avanzamenti tecnologici.

einsteinImmaginiamo però di compiere un sondaggio globale chiedendo di elencare nell’ordine il fisico più famoso, la teoria più nota e l’equazione più conosciuta del XX secolo. Molto probabilmente le risposte più frequenti sarebbero, rispettivamente, Albert Einstein, la relatività generale, ed E = mc2. Einstein vincerebbe 3-0 sul resto del mondo! Di fatto il grande fisico tedesco fu una vera e propria celebrità della scienza e il suo nome è ancora oggi sinonimo di intelligenza e di assoluta genialità.

Oggi, 25 novembre 2015, compie 100 anni la teoria della relatività generale. E forse non tutti sanno che non è in questa rivoluzionaria teoria che fu introdotta la nota E = mc2, l’equazione presentata nel 1905 nel suo lavoro sulla relatività ristretta, che stabilisce l’equivalenza e il fattore di conversione tra l’energia e la massa di un sistema fisico.

space-timeLa relatività generale è una teoria della gravitazione talmente rivoluzionaria da cambiare radicalmente la percezione dell’Universo che ci circonda. Già, perchè la relatività generale aggiunge una dimensione alle tre che noi percepiamo abitualmente, introducendo uno spaziotempo di quattro dimensioni, tre spaziali e una temporale. In questo nuova visione dell’Universo, difficile da visualizzare se non con trucchi mentali e semplificazioni, la gravità rappresenta la manifestazione della curvatura dello spaziotempo. Una massa deforma quindi lo spaziotempo così come una sfera pesante deforma una sottile membrana elastica, uno dei metodi più noti per cercare di visualizzare l’interazione tra massa e spaziotempo. La Luna ruota attorno alla Terra proprio come una biglia ruoterebbe nella deformazione provocata su una membrana da una massa più grande (VIDEO DESCRITTIVO).

Balloon-AnalogyLe conseguenze della relatività sono molteplici e spesso talmente lontane dalla nostra percezione comune da lasciare senza fiato. Sappiamo ad esempio che il tempo scorre più lentamente in un campo gravitazionale più intenso. O che l’Universo è illimitato ma finito e dunque viaggiando sempre nella stessa direzione si tornerebbe al punto di partenza. Di nuovo un concetto che per essere visualizzato richiede una semplificazione, ad esempio immaginando l’Universo come bidimensionale, ossia una sfera che si espande a partire dal Big Bang, su cui potremmo spostarci all’infinito senza mai raggiungere un “bordo”.

Sappiamo anche, ed è stato verificato sperimentalmente innumerevoli volte, che la luce non viaggia in linea retta, ma segue traiettorie spesso tortuose nello spaziotempo incurvato, creando a volte illusioni ed immagini multiple note come effetto di lente gravitazionale. Mentre i buchi neri, singolarità dello spaziotempo previste dalla relatività generale, sono oggetti cosmici delimitati dal cosiddetto orizzonte degli eventi, confine caratterizzato dal fatto che qualunque cosa lo oltrepassi – inclusa la luce – non sarà più in grado di tornare indietro.

Gravitational_lens-fullAlla sua pubblicazione, la teoria della relatività generale venne accolta con scetticismo da parte della comunità scientifica, poiché puramente teorica e senza verifiche sperimentali. Queste ultime tardarono qualche anno, ma furono spettacolari: nel 1919, le predizioni fatte dalla teoria furono confermate dalle misurazioni dell’astrofisico Arthur Eddington, effettuate durante un’eclissi solare, che verificarono che la luce emanata da una stella era deviata dalla gravità del Sole quando passava vicino a esso. Da allora la relatività generale ha superato tutti i test e verifiche sperimentali sempre più complesse, senza mai essere contraddetta. Tra le applicazioni più recenti della relatività generale, le correzioni necessarie al funzionamento del GPS.

Paradossalmente Einstein non vinse il Premio Nobel per la fisica nel 1921 nè per la relatività speciale nè per quella generale, ma per i suoi lavori del 1905 sull’effetto fotoelettrico, alla base di quella che sarebbe poi divenuta la meccanica quantistica!

Autore: Marcos Valdes

Author: Marcos Valdes

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