Lezione di fisica N.8

Con Einstein si abbandona l'idea che ci sia un sistema di riferimento più privilegiato degli altri (l'etere) e anche che ci siano infiniti sistemi (inerziali) più privilegiati degli altri, non ruotanti rispetto alle stelle fisse e che si muovono tutti di moto rettilineo uniforme gli uni rispetto agli altri. Ogni osservatore deve poter descrivere la realtà nello stesso modo! E' come se ogni massa nell'universo fosse un sistema di riferimento che permette di descrivere la realtà fisica allo stesso modo! Almeno adesso sono le masse a determinare le proprietà dello spazio, cioè qualcosa di fisicamente concreto, invece prima non si sapeva a che cosa imputare il carattere di privilegio dei sistemi inerziali! Ogni massa è come se incurvasse di più lo spazio nelle sue vicinanze e di meno a mano a mano che ci si allontana! Più si è lontani dalle grandi masse e più lo spazio assomiglia a quello euclideo, che ci hanno insegnato a scuola! Abbiamo detto che non è facile immaginare uno spazio curvo a 3 dimensioni. Possiamo immaginarlo a 2 dimensioni, come la superficie di una sfera o come una qualsiasi superficie incurvata, la sella di un cavallo, per esempio! Per immaginare davvero uno spazio “curvo” a 3 dimensioni bisogna conoscere qualche proprietà matematica di quello spazio e così in termini concreti (quantitativi, coi numeri) sarà più facile immaginare quello spazio! Einstein, per la teoria della relatività generale, ha usato una matematica creata da altri, che era già stata creata indipendentemente dallo studio della fisica. La matematica del calcolo tensoriale, i cui creatori sono stati Gauss, Riemann, Levi-Civita, Ricci-Curbastro.... E' stata un utile strumento per descrivere e sviluppare la sua teoria! Già Gauss aveva pensato alla possibilità che lo spazio non avesse necessariamente delle proprietà euclidee! Einstein è arrivato a queste conclusioni tramite deduzioni dalla fisica e certamente non aveva in mente la matematica del calcolo tensoriale e nemmemo una tale concezione dello spazio! Anche Minkowski, che era stato anche professore di Einstein, ha dato un importante contributo matematico alla teoria della relatività. La matematica della relatività prende in considerazione la realtà dello spazio-tempo, come se lo spazio e il tempo non fossero due cose matematicamente del tutto distinte. Si distinguono certamente tra loro, ma la matematica tra di loro è come intrecciata! Riportiamo questo esempio: un oggetto, in prossimità di una grande massa, più va veloce e meno viene deviato nel suo percorso da una linea retta. Questo è semplicemente ciò che già si sapeva! La luce, che viaggia velocissima, viene molto poco deviata dal suo percorso in linea retta quando passa vicino a una grande massa! Ecco perché si è dovuta aspettare l'eclisse del Maggio 1919 per verificare la deviazione della luce delle stelle che passava vicino al sole! Non era possibile fare un esperimento sulla terra con la luce, perché la luce viene deviata molto poco dalla massa terrestre! Dunque ogni oggetto percorre una linea più curva o meno curva, in prossimità di una massa, a secondo se viaggia meno veloce o più veloce! Questo cosa significa? Significa che siamo in presenza di una realtà spazio-tempo “curva” e non solo in presenza di uno spazio “curvo”. Infatti, se fosse solo uno spazio curvo, ogni oggetto, indipendentemente dalla sua velocità, dovrebbe seguire la medesima linea curva! Ma poiché c'entra anche il tempo, allora la curvatura dipende anche dalla velocità dell'oggetto!