Sapere Scienza

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La Relatività Generale compie 100 anni

25 Novembre 2015

Era il 25 novembre 1915 quando l'allora trentaseienne Albert Einstein presentava all'Accademia prussiana delle Scienze l'equazione di campo di Einstein, appunto, parte fondante della Teoria della Relatività Generale. Questa equazione, un sistema di dieci equazioni differenziali parziali, descrive la curvatura dello spazio-tempo in funzione della densità di materia, dell'energia e della pressione. La Teoria Generale arrivava 10 anni dopo la formulazione, sempre da parte del fisico tedesco, della Relatività ristretta, nella quale compare per la prima volta la famosa equazione "E=mc2", che sanava le contraddizioni tra relatività galileiana e elettromagnetismo.

 

Con la Relatività Generale, invece, Einstein conciliava la Relatività Ristretta con la Teoria della gravitazione di Isaac Newton. La pubblicazione ufficiale della teoria sarebbe arrivata un anno dopo, nel 1916, e il premio Nobel per la Fisica nel 1921 - sebbene per un altro studio, quello sull'effetto fotoelettrico, portato a termine quando aveva appena 26 anni.

 

La Relatività Ristretta fu un risultato enorme al quale Einstein giunse nel periodo durante il quale era impiegato all'Ufficio Brevetti di Berna, durante quei sette mesi magici del 1905 nel corso dei quali pubblicò sei studi fondamentali. Il quarto ("sull'elettrodinamica dei corpi in movimento") e il quinto gettarono le basi per questa importantissima teoria. Sebbene rappresentasse un incredibile passo avanti nella comprensione dell'Universo, la Relatività Ristretta però funzionava bene solo nelle zone di spazio-tempo in cui la gravità esercitava un effetto irrilevante. Dopo un lavoro di dieci anni, quello che nel frattempo era diventato il direttore dell’Istituto di fisica all’Università di Berlino partorì la Relatività Generale e questo limite venne superato: le sue equazioni possono analizzare ogni situazione cosmica mai individuata o semplicemente concepita in maniera astratta.

 

Uno dei nuovi concetto introdotti riguarda la forza gravitazionale che diventa la manifestazione della curvatura di una nuova entità, lo spazio-tempo (una specie di tessuto a quattro dimensioni, tre spaziali e una temporale, in cui vive il nostro Universo). E ci fu anche lo zampino italiano, in questa rivoluzione, dato che per esprimere concetti così complessi furono usati strumenti matematici di fresca pubblicazione sviluppati dagli italiani Luigi Bianchi, Gregorio Ricci-Curbastro e Tullio Levi-Civita

 

La gravità, dunque, poteva avere effetti perfino sul cammino della luce, che viene influenzato dalla presenza di una massa enorme nelle sue vicinanze. Cosa che avvenne, puntualmente, nel 1919, quando l'astronomo Arthur Eddington organizzò una spedizione all'Isola del Principe, al largo delle coste africane, proprio per verificare se, durante un'eclisse, la massa del Sole riuscisse a deviare la luce delle stelle. Fu la prima di una lunga serie di conferme, tra cui ricordiamo anche la predizione esatta della precessione del perielio di Mercurio, di questa straordinaria teoria.

 

Una straordinaria teoria che ha un prestigioso passato centenario ma forse un futuro altrettanto glorioso. La sfida, adesso, è infatti conciliarla con la meccanica quantistica: detto in sintesi, se la Relatività Generale è perfettamente in grado di descrivere l'immensamente grande, è incompatibile con la meccanica quantistica, verificata solidamente per quanto riguarda il comportamento di onde e particelle su scale spaziali microscopiche. A quando una teoria unificante in grado, come si dice tecnicamente, di quantizzare la gravità? Teoria del Tutto, ti stiamo aspettando.

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