La legge di gravità per Einstein

Albert Einstein era consapevole dell’irregolarità della orbita di Mercurio e cercò di spiegarla con la sua nuova teoria gravitazionale della Relatività Generale. Questa poggia su due principi fondamentali, il primo dei quali è che un campo gravitazionale è indistinguibile dagli effetti dell’accelerazione; in altri termini, un astronauta a bordo di un razzo totalmente chiuso non sarà in grado di distinguere la differenza tra lo stare nel campo gravitazionale di un pianeta e l’essere uniformemente accelerato dai razzi nello spazio vuoto: le sensazioni sono assolutamente identiche. Secondo Einstein, le due situazioni sono completamente indistinguibili dall’interno dell’astronave. Egli avanzò l’ardita proposta in base alla quale tutte le leggi della fisica sarebbero modificate esattamente allo stesso modo dall’influenza di un campo gravitazionale o dagli effetti di un’accelerazione costante nello spazio. Lo scienziato riformulò anche le leggi della fisica introducendo una nuova concezione dello spazio e del tempo. Anziché descrivere gli eventi naturali solamente nello spazio tridimensionale, Albert Einstein avvertì la necessità di includere anche il tempo come quarta dimensione, analoga, dal punto di vista matematico, alle altre tre dimensioni dello spazio.

sto-spacetimeGrazie al principio di equivalenza e della formulazione spazio-temporale delle leggi della fisica, Einstein poté ottenere una nuova visione degli effetti della gravitazione, ad esempio, poté dimostrare che lo spazio tempo era curvato dall’accelerazione. Ma dal principio di equivalenza derivava che anche la gravità deve distorcere lo spazio-tempo. In questo modo, Einstein fu in grado di calcolare la forma dello spazio-tempo, curvata dalla gravità, attorno ad ogni corpo massiccio, come il Sole. La teoria della relatività generale di Einstein comprendeva così gli effetti gravitazionali partendo dal presupposto che tutte le particelle materiali e le onde luminose seguissero il percorso più breve possibile tra due punti dello spazio tempo incurvato, su traiettorie geodetiche. I calcoli dell’orbita di Mercurio costituirono una prova fondamentale per quanto riguarda la teoria della Relatività Generale. Le equazioni di campo descrivono la curvatura dello spazio-tempo intorno al Sole. Misurando il più breve percorso possibile di Mercurio nello spazio-tempo, si determina l’orbita del pianeta: ebbene, il moto geodetico intorno al Sole non è un’ellisse, bensì il già discusso moto a rosetta, corrispondente alla reale orbita disegnata da Mercurio.

La teoria di Einstein implica molte conseguenze, ma è soprattutto visionaria. Impone di immaginare effetti gravitazionali non percepibili nell’esperienza comune, e pertanto spesso è di difficile comprensione. Il miglior modo per apprezzare gli effetti relativistici è comunque quello di considerare l’universo. Ogni volta che guardiamo le stelle lontane, non stiamo guardando il presente, ma il passato. La luce che arriva a noi infatti non è quella appena emessa, ma quella che arriva dalla distanza della stella. Se la stella dista 10 miliardi di anni da noi, stiamo assistendo a un periodo relativamente giovane dell’universo. E’ chiaro che ci dev’essere per forza una interazione spazio-temporale, dal momento che lo spazio si può misurare col tempo e viceversa.

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