rivista della associazione diplomati istituto aldini valeriani - aliav

ALIAV Associazione Diplomati Istituto Aldini Valeriani 37
Nell’immagine precedente si vede
una rappresentazione grafica di un
segnale inviato da una sonda che
viene deviato dalla gravità del Sole e
raggiunge la Terra
Un punto a favore della teoria della
relatività è venuto da una pulsar doppia
(due stelle di neutroni) sulla quale
si è notato “l’effetto trottola”, con
recenti osservazioni (anno 2008), già
previsto da Einstein.
Ricordo un’altra anomalia: nel 1990,
la sonda Galileo sfrecciò attorno alla
Terra per ricevere una spinta gravitazionale
(flyby), facendo registrare una
velocità superiore di 4 millimetri al
secondo rispetto al valore previsto.
La teoria della Relatività ha superato
quella newtoniana per le seguenti
da rivista Quark 49 del 02-01-2005
prove verificate sperimentalmente:
1) Nel 1854 l’astronomo francese
Urbain Leverrier aveva scoperto che
l’orbita di Mercurio non obbediva alla
legge newtoniana della gravità. In
base a tale legge l’orbita di Mercurio
deve essere un’ellisse chiusa; ma le
orbite ellittiche di Mercurio non si
chiudevano. Se il pianeta nel corso dei
millenni potesse lasciare una traccia
nello spazio, così da disegnare esso
stesso le orbite che percorre, queste
avrebbero l’aspetto dei petali di un
fiore, non di una singola ellisse.
Quando si occupano di pianeti o di
altri corpi celesti a essi analoghi gli
astronomi amano prendere un particolare
punto dell’orbita e vedere
come cambia anno dopo anno, e di
solito il punto prescelto è quello in cui
l’orbita è più vicina al Sole, il cosiddetto
“perielio”. Leverrier scoprì che il
perielio di Mercurio si spostava di
532” per secolo; in effetti quella
riscontrata è di 574”. Per la differenza
di 42” nello spostamento dell’orbita di
Mercurio, si pensava alla presenza di
un altro piccolo pianeta, (anche per-
chè in questo modo erano già stati
scoperti Nettuno e Plutone) per il
quale era già pronto il nome di
Vulcano; invece questo spostamento è
dovuto a fatti relativistici. La traiettoria
di Mercurio attorno al Sole non è
immobile, ma “ruota” anch’essa attorno
al Sole in circa 3 milioni di anni.
Per la Terra lo spostamento totale del
perielio è di 1165” per secolo; in
111.270 anni il perielio percorre l’intera
orbita terrestre; di questo spostamento,
solo 3,8” per secolo sono
dovuti ad effetti relativistici.
2) deflessione dei raggi luminosi (per
esempio provenienti da stelle) che
passano vicino al bordo del Sole;
può essere osservata soltanto durante
le eclissi totali di Sole;
Einstein aveva previsto uno sposta-
mento di 1,74 secondi d’arco. A quel
punto occorreva osservare una eclisse.
Nel 1919 da Arthur Eddington,
che era quacchero ed era obiettore di
coscienza durante la guerra, fu uno
dei più grandi astrofisici del XX secolo;
per lui il fatto che una spedizione
britannica andasse a controllare la
previsione di uno scienziato “tedesco”
significava che la guerra era davvero
finita, si recò a il 29-05-1919 a
Sobral (Brasile) e all’isola di Principe
al largo della Guinea spagnola. Egli
trovò 1,61; quindi minimo scarto e
dati assolutamente convincenti.
Einstein diventò così lo scienziato più
famoso del mondo, e tale rimase per
tutto il resto della sua vita. Quando
ad Einstein un suo allievo chiese cosa
avrebbe detto se l’eclisse che doveva
provare la sua teoria non avesse dato
i risultati sperati egli rispose; “Mi dispiace
per il buon Dio ma la mia teoria
è esatta”.
La Relatività generale ha sofferto all’inizio
di due grandi difficoltà:
1) dal punto di vista matematico per
la soluzione delle equazioni di
campo; il linguaggio matematico
della teoria di Einstein è basato sul
calcolo differenziale assoluto, un
algoritmo ideato da Gregorio Ricci
Curbastro, un matematico nato a
Lugo di Romagna il 21/01/1853 e
morto a Bologna il 06/08/1925.
Einstein affermò che le sue equazioni
costituiscono un vero trionfo dei
metodi di calcolo creati da Ricci e,
nell’Aprile 1949, scrisse alla figlia di
Ricci affermando che gli studi del
padre lo avevano aiutato considerevolmente
nel suo lavoro sulla teoria
generale della Relatività.
2) dal punto di vista sperimentale,
perchè gli effetti previsti sono molto
piccoli e difficili da rilevare.
La teoria della Relatività generale e la
meccanica quantistica sono senza
alcun dubbio due delle maggiori conquiste
intellettuali del XX secolo; la
meccanica quantistica tratta il regno
dell’ultrapiccolo (fenomeni atomici e
subatomici); la Relatività si occupa di
gravità descrivendo, in modo semplice
e utilizzando un’unica struttura
matematica, concetti e fenomeni fisici
apparentemente molto diversi
come la caduta di una mela o il moto
di allontanamento delle galassie.
Non vi è teoria senza prova, ma la
prova può portare alla teoria. Infatti
vari esperimenti hanno dato lo spunto
ad Einstein che genialmente ha
interpretato i risultati a favore della
teoria della Relatività. Ritengo più
importanti gli esperimenti, cioè la
constatazione reale e concreta di un
fenomeno fisico; se poi qualche
scienziato con la sua abilità ha già
predetto teoricamente ciò che si è
constatato sperimentalmente, tanto
meglio.
La teoria della Relatività ha avuto
subito grande successo; poi 40 anni
di declino, per riemergere, dagli anni
1960, all’attenzione di tutti (soprattutto
dei fisici) in quanto le tecnologie
appropriate hanno permesso esperimenti
confermativi. Infatti i fisici
dell’Università di Harvard hanno
misurato la piccola variazione di frequenza
di un fascio di raggi gamma
indirizzati verso l’alto, all’interno di
una torre, confermando l’indicazione
di Einstein secondo la quale la forza
di gravità rallenta il tempo. Con gli
“acceleratori” si è potuto misurare la
velocità degli elettroni, che aumenta
con l’aumentare della differenza di
tensione applicata alle estremità del
loro percorso, ma non va oltre i
300.000 Km al secondo che è la velocità
della luce; già con 200.000 Volt
si è prossimi alla velocità della luce,