Antonino Zichichi, tra scienza e fede (terza parte)
di Giuseppe Lalli
Lo si è capito solo a partire dal 1905, allorché si è scoperto, con la Teoria della Relatività Ristretta (‘relatività’ perché la teoria si basa sul concetto che il tempo, la posizione, e il movimento non sono assoluti ma relativi, cioè dipendono da chi osserva; e ‘ristretta’ – o ‘speciale’ – in quanto riferita al fatto che essa è valida solo per sistemi inerziali, ovvero dove – in omaggio alle leggi di Galilei – in assenza di forze esterne, ciascun corpo nei confronti dell’altro permane nel suo stato di quiete o di moto rettilineo uniforme, cioè moto in linea retta e a velocità costante), teoria di Albert Einstein (1879–1955), espressa con la celeberrima equazione E = mc² (dove ‘E’ rappresenta l’energia totale di un sistema, ‘m’ la massa a riposo di un corpo, ‘c²’ la velocità della luce nel vuoto al quadrato), equazione semplice e rivoluzionaria che fissa un punto di arrivo di risultati sperimentali, e che indica – per dirla con estrema semplificazione – che l’energia contenuta in un corpo costituisce la massa a riposo del corpo stesso. In altri termini, la massa di un corpo a riposo equivale alla sua energia potenziale. Fondamentale, nella teoria, nata per dare una spiegazione dei fenomeni legati all’elettromagnetismo, è la velocità della luce nel vuoto, che corrisponde a circa 300.000 chilometri al secondo, assunta come velocità costante, assoluta e insuperabile, e che diventa elemento decisivo per rendere la massa e l’energia equivalenti. Nella Teoria della Relatività Generale (‘generale’ in quanto riferita a corpi che si muovono a velocità differenti, come avviene nel cosmo con il sole e i pianeti), del 1915, Einstein si servirà, in relazione alla gravità, di ciò che aveva già acquisito nella “relatività ristretta”, vale a dire che Spazio e Tempo (come aveva scoperto teoricamente Hendrik A. Lorentz (1853–1928) studiando le famose quattro equazioni con le quali Maxwell, come si è visto, aveva sintetizzato la realtà elettromagnetica) non sono realtà assolute e separate (un pezzo di tempo e un pezzo di spazio, come Immanuel Kant – 1724/1804 – , il più grande filosofo della modernità, aveva sostenuto sulla scia di Isaac Newton – 1643/1727 – ), ma relative, e costituiscono, nell’universo, un’unica struttura, quella dello Spazio-Tempo.
Per avere un’idea di questa sorprendente realtà del mondo fisico, giovi ricordare che la vecchia kantiana distinzione tra spazio e tempo poggiava sulla convinzione che non poteva sorgere alcun equivoco quando si diceva che due eventi in punti lontani nello spazio avvenivano nello stesso istante, e in conseguenza di questa convinzione si riteneva che si potesse descrivere una topografia dell’universo in un dato momento in termini puramente spaziali. Alla luce dell’attuale visione dell’universo, con le sue dimensioni inimmaginabili, questo appare irrealistico, giacché la simultaneità degli eventi si è capito essere un fatto relativo a un particolare osservatore. Detto in altri termini, quello che per un osservatore è una descrizione dello stato dell’universo in un dato istante, per un altro osservatore è una serie di eventi che si verificano in momenti diversi e le cui relazioni non sono soltanto spaziali ma anche temporali. Insomma: in una prospettiva cosmica, ‘prima’ e ‘dopo’ sono concetti relativi. In uno stesso momento, non esiste nulla di simile per due diversi osservatori, a meno non siano fermi l’uno relativamente all’altro. In una prospettiva cosmica dire “adesso” non ha alcun senso: è un’espressione illusoria, che nasce da un’estrapolazione arbitraria della nostra esperienza, quella di un “presente” che non si estende molto più in là del nostro pianeta. Per determinare una posizione o un evento nello spazio, c’è dunque bisogno di quattro misure, le tre dello spazio (lunghezza, larghezza, altezza) più quella del tempo. Ecco perché è appropriato parlare di spazio-tempo: il ‘dove’ e il ‘quando’ sono due facce della stessa medaglia. Nella visione di Einstein la massa non è altro che curvatura di spazio-tempo, nel senso che la presenza di una massa (nel sistema solare quella del sole è di gran lunga la predominante) curva, cioè deforma, lo spazio-tempo, come una biglia di vetro in una superficie morbida: nulla, all’apparenza, di più astratto, ma che avrebbe potuto ricevere conferma sperimentale dal fatto che, in omaggio alla teorizzata curvatura dello spazio, la luce di una stella, che viaggiando nello spazio è destinata a seguirne le curvature, in prossimità del sole avrebbe subìto una deviazione a motivo della curvatura prodotta dalla massa del sole, in modo che sulla Terra un osservatore, per un’illusione ottica, avrebbe visto la stella da cui proveniva la luce in una posizione diversa rispetto a quella reale, con uno scostamento calcolato da Einstein con esattezza. Una predizione, quella del grande scienziato tedesco, che bisognava comunque provare.
Nel 1919, circa quattro anni dopo la pubblicazione della Teoria delle Relatività Generale, che, come tutti i cambiamenti di “paradigma” scientifico, incontrava grande scetticismo presso gli addetti ai lavori, una eclissi solare totale offrì l’occasione della verifica sperimentale. A tale scopo, l’astrofisico inglese Arthur Heddington (1882–1944) organizzò una spedizione nell’Isola di Principe, al largo delle coste africane, da dove il fenomeno si sarebbe potuto osservare in condizioni ottimali. Conoscendo, per osservazioni fatte di notte, la posizione delle stelle in quel periodo dell’anno nella porzione di cielo in cui il sole sarebbe “transitato”, l’oscuramento del sole per effetto dell’eclissi avrebbe consentito di vedere il cielo scuro dietro il disco solare e quindi di fotografare le stelle circostanti e poter così rilevare con precisione lo scostamento della loro posizione apparente rispetto a quella reale conosciuta e calcolare la misura della deviazione della luce. I calcoli fatti da Heddington e dai suoi collaboratori si rivelarono in linea con quelli teorici di Einstein. Fu così che la teoria della relatività generale divenne popolarissima. Ad essa sarebbero venute altre significative conferme sperimentali. Con Einstein lo Spazio non è più uno scatolone vuoto contenente materia, ma è esso stesso materia, che ondula, si flette e s’incurva; e la forza di gravità e lo spazio-tempo sono la stessa cosa. Le orbite dei pianeti attorno al sole sono dunque il risultato della curvatura (o deformazione che dir si voglia) creata nello spazio-tempo dalla massa della nostra stella, ciò che evoca l’immagine del sistema solare come di un gigantesco imbuto dilatato la cui natura curva delle pareti fa ruotare le “palline”, vale a dire i pianeti. Con la teoria della relatività generale di Einstein, dunque, la gravità di Newton, da misteriosa forza di attrazione diventa, in qualche modo, geometria: un effetto di curvatura dello spazio-tempo legato alla presenza di una massa, ciò che aprirà allo studio dell’universo orizzonti fino ad allora imprevisti e imprevedibili. Se Colui che ha fatto il Mondo – osserva a questo riguardo con sottile ironia Zichichi – si fosse basato sulle idee di Kant sullo spazio, non sarebbe potuta esistere in alcun modo la vita, che invece esiste perché, sulla base delle sopra descritte caratteristiche dello spazio e del tempo, la massa si può trasformare in energia, ciò che ci autorizza a pensare che non siamo figli del caos.
