Gravità, una forza invisibile
La rivoluzione di Albert Einstein
La teoria della relatività ristretta
Albert Einstein (1879-1955), fisico tedesco, formulò una teoria
più generale capace di spiegare fenomeni che male si accordavano con la gravitazione universale di Newton.
Einstein rivoluzionò la concezione di spazio e tempo assoluti che
aveva accompagnato la fisica sino ad allora, e che tuttora accompagna la nostra visione comune. Noi pensiamo allo spazio ed al
tempo come grandezze intuitivamente indipendenti ed uguali per
qualsiasi osservatore. Nel lavoro di Einstein spazio e tempo sono
considerati dimensioni equivalenti dell’Universo in cui viviamo.
Come viaggiamo e ci muoviamo nello spazio, così potremmo viaggiare e muoverci nel tempo. All’età di 26 anni Einstein aveva
demolito le fondamenta della meccanica newtoniana!
Il principio di equivalenza einsteiniano
Una delle affermazioni più importanti nella pubblicazione della
relatività ristretta fu quella secondo la quale non è possibile
distinguere tra uno stato di quiete e quello di moto rettilineo uniforme, con alcun tipo di esperimento. In pratica, se siamo a bordo
di un’astronave, non saremo mai in grado di sapere se ci stiamo
muovendo con velocità costante o siamo fermi. Qualsiasi esperimento dovessimo inventare, darà sempre lo stesso esito, sia che
siamo fermi, sia che ci muoviamo con la stessa velocità.
Astronauti in esercitazione
di assenza di peso in caduta libera
Einstein e la gravità
Einstein si occupò di gravità nella sua teoria della relatività generale. La
base di questa teoria risiede nella considerazione che la gravità non sia una
forza, ma una conseguenza della curvatura dello spazio-tempo. Per meglio
comprendere questo concetto, cercate di pensare allo spazio non come una
entità vuota dove i corpi risiedono, ma come un impasto preparato per una
torta, o dell’argilla, che possiamo modellare a nostro piacimento. La forma
che assume l’impasto viene decisa da noi. La forma o per meglio dire la curvatura dello spazio (e dell’altra dimensione, il tempo) viene creata localmente dalla presenza di materia e di energia. La geometria è così parte
della fisica.
Viviamo in un “Universo” a quattro dimensioni: Spazio (3) + Tempo (1). 3+1=4!
La massa di ogni oggetto esistente si muove all’interno di questo ambiente
a quattro dimensioni, il nostro spazio-universo. Lo spazio-tempo decide
come la massa si muoverà localmente in ogni suo punto, mediante la sua
curvatura. La massa o l’energia decideranno come lo spazio-tempo sarà
curvato. Insomma: lo spazio modifica il moto della massa, la massa modifica lo spazio.
La gravità in questo modo è una conseguenza delle proprietà dello spaziouniverso, cioè lo spazio-tempo. Il legame tra la gravità e lo spazio-tempo è
la geometria. Pensiamo ad un telo di materiale elastico, deformato dalla
presenza di un corpo con massa posto su di esso. Ogni altro corpo che dovesse trovarsi su questo telo, vedrebbe il suo moto determinato, distorto ed
influenzato dalla presenza di questa deformazione. Non è una forza che fa
sì che questo corpo in transito tenda a cadere nella cavità determinata dalla
presenza del primo corpo: è la forma del telo; in ultima analisi, è la geometria dello spazio su cui il corpo si muove.
La massa “curva” lo spazio. La curvatura dello spazio determina il moto delle masse
L’immaginazione precede la prova
Una delle cose più incredibili della teoria della relatività generale di Einstein,
è che la teoria ha preceduto di vari anni le sue prove sperimentali. Quindi
Albert Einstein ha dovuto lavorare soprattutto di immaginazione. Questo è
sì dovuto al fatto che le sue teorie sono relative ad entità astronomiche e
non riproducibili in laboratorio; ma è anche dovuto al fatto che ci sono voluti anni prima che la tecnologia offrisse strumenti in grado di osservare
anche un minimo effetto!
