Una Relatività Generale lunga un secolo

Anche se sembra un gioco di parole, bisogna dirlo: anche per la teoria della Relatività Generale il tempo è passato. Praticamente 100 anni fa, il 25 Novembre 1915, Albert Einstein pubblicava la sua teoria ed fu subito rivoluzione del modo di concepire l’universo.
Spero, vivamente, di non essere troppo criptico in questo post. Questo vuole essere solo un omaggio personale e magari anche un po’ particolare ad una teoria molto importante che, sostanzialmente, ha cambiato il modo di fare scienza negli ultimi 100 anni, oltre che dare importanti suggerimenti e sollevare nuovi problemi sulla natura stessa dell’universo.
Vorrei dire solo un paio di cose perché, naturalmente, potete trovare ovunque, su ogni blog di scienza, un post omaggio alla teoria di Einstein.
Giusto così, 100 anni si compiono una volta sola e vanno celebrati.

In particolare, consiglio, per chi non lo avesse già fatto, di dare un’occhiata, anzi un orecchio, ai podcast di Radio 3 Scienza, dove si è parlato di Relatività Generale in maniera estensiva nelle settimane passate.

 

Einstein che se la canta e se la suona.

Ma cos’è la teoria della Relatività Generale? Di cosa parla?

Essenzialmente, si tratta di una teoria della gravità, ovvero descrive come funzionano le interazioni tra corpi dotati di massa. In sostanza, il concetto di forza di gravità viene completamente seppellito per lasciare posto ad un nuovo modo di concepire il moto dei corpi.
La Relatività Generale è una teoria che descrive la geometria dell’universo. Inoltre ci dice anche cosa determina tale geometria: il colpevole è la massa dei corpi.
In pratica, non dobbiamo pensare che l’universo sia una gigantesca scatola piena di caramelle luminose (le galassie). Piuttosto, la Relatività Generale ci insegna che dobbiamo pensare all’universo come ad un enorme muffin dove le galassie sono le palline di cioccolato e l’impasto, ovvero lo spazio, si modella proprio attorno a queste palline a seconda delle dimensioni delle stesse. Allo stesso modo la geometria dell’universo cambia a seconda della massa che c’è in un punto.

Sono sicuro che Einstein avrebbe apprezzato un universo fatto così.

A questo punto viene automatica una domanda. Tipo: va bene, ma perché la teoria di Newton non andava più bene? Infatti, il problema era che la teoria Newton funziona(va) molto bene in situazioni in cui la gravità non è molto forte (tipo questa). Inoltre aveva permesso anche di scoprire il pianeta Nettuno, semplicemente facendo un paio di calcoli matematici. Insomma, era un successo per certi versi. Però, d’altra parte, per esempio non spiegava alcune caratteristiche riguardanti l’orbita di Mercurio, il pianeta più vicino al Sole, quindi dove gli effetti della gravità si fanno sentire maggiormente.

Ma non solo. Inoltre la teoria di Newton è, concettualmente, tremendamente sbagliata. Nel senso che non esiste alcuna forza instantanea, non può esistere. Infatti ammettere l’esistenza di una forza instantanea vorrebbe dire avere un’informazione in grado di propagarsi più veloce della luce. Questo comporterebbe non pochi problemi di casualità, cioè al fatto che le cose avvengono secondo un ordine causa-effetto preciso. Ma le cose non stanno come diceva Newton (vedi qui).

La teoria di Einstein mette a posto non solo il caso di Mercurio ma anche questo aspetto: la gravità non è una forza instantanea ma è un’interazione che si propaga ad una velocità finita.

Ecco, questo è un altro merito di Einstein: grazie alla radicale innovazione dei principi della Relatività Generale, si può tranquillamente affermare che al giorno d’oggi la comunità scientifica non avrebbe mai impiegato 300 anni per arrivare a comprendere che c’era qualche problema nell’assumere una interazione instantanea. Ma, ovviamente, a Newton va il gigantesco riconoscimento per essere stato il primo a pensare seriamente al motivo per cui le cose cadono.
Allora ecco che con Einstein le cose iniziano ad avere molto più senso, il quadro risulta essere molto più chiaro, nonostante un tasso maggiore di formalismo matematico. Grazie ad Einstein abbiamo capito che la gravità non è una interazione come le altre ma è qualcosa di profondamente legato alla struttura stessa dell’universo. E quindi, di conseguenza, al suo destino.
Come potete ben capire, questo è un punto molto importante della teoria della Relatività Generale. Quindi, non solo ci sono voluti 1600 anni circa per cominciare a pensare, grazie a Newton, al motivo per cui le cose cadono; inoltre per 300 anni circa non ci avevamo capito nulla, ancora.
Quindi la Luna cade sulla Terra non perché la Terra tira la Luna. Certo, per semplificare possiamo dire così, ma non è la cosa giusta. La Luna cade sulla Terra perché il nostro pianeta, con la sua massa, ha modificato la geometria dell’universo e quindi la Luna si è trovata a muoversi non un più su una pista da pattinaggio bella liscia e pulita ma su un sentiero tortuoso fatto di brutte discese e salite. Senza contare che, poi, anche la Luna modifica la geometria dello spazio-tempo e quindi ora capite anche perché la teoria della Relatività Generale è un affare complicato.
Ecco,  la gravità è una cosa del genere. Ma non fidatevi troppo di questi disegni,
sono sempre da prendere con le molle e questo lo metto solo per farvelo vedere. 
Meglio i muffin (anche da mangiare, poi)
Per finire, un pensiero molto personale. Mio nonno era del 1912, quindi diciamo che è stata l’ultima persona della mia famiglia che ho potuto conoscere che abbia vissuto nell’era pre-Relatività Generale. Ovviamente in quegli anni, cioè la prima metà del Novecento, c’erano guerre mondiali in corso e probabilmente mio nonno e la sua famiglia avevano ben altri problemi che capire il funzionamento della gravità. Insomma, avere a che fare con lui, testimone vivente di parecchia Storia (italiana e mondiale) ha sempre avuto un certo effetto su di me. Per esempio, giusto per citare qualcosa di più lieto, ogni volta che lo andavo a trovare non potevo non pensare al fatto che mio nonno avesse visto tutti i mondiali di calcio vinti dall’Italia (è mancato nel 2007).
Quando poi anche io finalmente scoprii la Relatività Generale, ecco che un altro importante avvenimento storico si andò ad incastonare perfettamente, come una gemma preziosa, tra una ruga e l’altra del suo viso. Conoscendolo, probabilmente mio nonno non aveva un’idea precisa e chiara del significato della teoria di Albert Einstein o dell’importanza dello stesso Einstein anche se certamente sapeva si trattasse di un grande scienziato molto celebre. E allora io pensavo che probabilmente, tra le guerre, la vita dura di quegli anni e i 4 mondiali di calcio in generale, a mio nonno avrebbe fatto piacere se qualcuno avesse provato a spiegargli, in parole semplici, anche usando dei muffin, come mai la Luna cade sulla Terra e quindi il contributo alla scienza di quel tale Einstein di cui magari aveva letto sui giornali dell’epoca.
Cosa voglio dire con tutto ciò? Voglio dire che è meglio essere vivere ora che nel 1915 in presenza di Einstein, per capire la Relatività. Non solo perché abbiamo testato tale teoria un sacco di volte e scoperto anche nuovi particolari, ma anche perché ora ci sono una miriade di posti, tipo Quantizzando, in cui molti si prodigano per raccontare la Relatività Generale con grande passione. Insomma non avete scuse: se pensate ancora che la gravità sia una forza instantanea tra due corpi allora, scientificamente parlando, siete anche più vecchi di mio nonno.
E allora, buon primo secolo, cara Relatività Generale.
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