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Gravità: che cos'è per gli scienziati di ieri e di oggi?

Nonostante i grandi progressi di Einstein, la gravità resta misteriosa. Spieghiamo l'evoluzione della legge gravitazionale a partire da Aristotele.

Il modo in cui vediamo la gravità è in continua evoluzione e, nel tempo, ha dato vita a vere rivoluzioni scientifiche. Tra l'altro, non è neppure bastato il genio di Einstein per svelarne tutti i segreti. Vediamo come si è evoluta la teoria gravitazionale nei secoli, a partire da Aristotele, per continuare con Isaac Newton, Albert Einstein e con gli scienziati della nostra epoca. Quale sarà la prossima teoria sulla gravità?

Aristotele (IV sec. a.C.). Per Aristotele, la gravità è la qualità dei corpi che si muovono naturalmente verso il basso (mentre i fenomeni celesti, considerati di natura diversa, sono regolati da altre leggi).

Isaac Newton (1600). La legge della gravitazione universale di Newton unifica fenomeni terrestri e celesti con una precisa formulazione matematica. La forza gravitazionale che due oggetti qualsiasi - pianeti, stelle o anche pietre e polvere - esercitano tra loro, è proporzionale al prodotto delle loro masse e all'inverso del quadrato della distanza reciproca. Questa legge ha avuto tanto successo nel descrivere il movimento di stelle e pianeti che ha dato origine a una visione meccanicistica dell'universo, visto come un grande orologio.

Albert Einstein (1900) Per Newton, però, la gravità è una forza istantanea. E questo contraddice il principio secondo cui nulla può propagarsi a velocità superiore a quella della luce. La soluzione è l'equazione di campo di Einstein, molto più complessa, che costituisce il cuore della Relatività generale. La nuova formula dice che la curvatura dello spazio-tempo è determinata dalla distribuzione di massa e di energia nell'universo; e viceversa è rappresentata la deformazione dello spazio-tempo prodotta dal Sole e dalla Terra.

Chi sarà l'erede di Einstein? Sappiamo che la Relatività non offre la risposta definitiva al mistero della gravità. Il problema è che le equazioni di Einstein – che descrivono meravigliosamente stelle e galassie – sono incompatibili con la meccanica quantistica - o teoria dei quanti - che descrive il mondo microscopico. Per questo, da decenni, si sta cercando una formulazione più generale, una gravità quantistica in grado di descrivere proprio quel che avviene nei buchi neri, e che avvenne nel Big Bang, dove la Relatività fallisce. Ci stanno lavorando, o ci hanno lavorato, le migliori menti del Pianeta, da Stephen Hawking a Roger Penrose, da Ed Witten (con la Teoria delle stringhe) a Carlo Rovelli (con la Loop Quantum Gravity).

Chi sarà, dunque, l'erede di Einstein?

Tratto da Un rompicapo chiamato gravità, di Andrea Parlangeli, pubblicato su Focus 353 (marzo 2022). Leggi il nuovo Focus in edicola!

17 marzo 2022
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