Il Tirreno

Se il nostro navigatore Gps ci porta a destinazione il merito è di Einstein. Lo accendiamo, digitiamo una posizione e lui ci mostra la strada. Ora ci pare scontato ma non è sempre stato così: risale esattamente a un secolo fa la prima conferma della teoria della relatività generale. Quel giorno si compie una missione coraggiosa e un po’ stravagante. E si consacra alla storia il legame tra due uomini di scienza che vivono in due nazioni nemiche. Infuria la Prima Guerra mondiale, ma loro collaborano segretamente per il bene superiore della conoscenza. Uno dirige il laboratorio di fisica al Kaiser Wilhelm Institut di Berlino, Albert Einstein. L’altro, Arthur Eddington, guida l’osservatorio dell’università di Cambridge. I due hanno un appuntamento col cielo di cinque minuti appena: l’eclissi di sole del 29 maggio 1919.

LE RAGIONI DELLA SCIENZA

Eddington è tra i più insigni astrofisici inglesi del suo tempo. Pochi anni prima era riuscito a mettere le mani sugli articoli in cui il collega tedesco anticipava la relatività generale. Letture pericolose, di contrabbando, in tempi in cui anche gli scienziati dovevano considerarsi arruolati. Per altro, la relatività generale smentiva in parte il modello del nume tutelare degli studiosi inglesi, Isaac Newton, padre della teoria della gravitazione universale, quello della proverbiale mela sulla testa.

Ma la conoscenza non contempla patriarchi, ragioni di stato, fili spinati. Il punto è capire perché i corpi si attraggono. La teoria di Einstein corregge quella di Newton quando si tratta di corpi celesti. Per esempio: l’orbita di Mercurio fa un giro strano, rifugge dal calcolo di Newton. I conti di Einstein invece tornano perfettamente. E soprattutto spiegano non solo come i corpi si attraggono ma anche perché.

LA TEORIA

L’intuizione einsteniana è che lo spazio e il tempo non sono quantità assolute ma relative. Lo spazio non è distinguibile dal tempo, anzi crea con esso un continuum, la quarta dimensione di un tessuto: lo spaziotempo. Inoltre le grandi masse deformano questo tessuto, lo avvallano: è la ragione profonda per cui i corpi si attraggono, in pratica cadono uno sull’altro. Oggi lo sappiamo per certo, all’epoca era tutto da dimostrare. Come? Prendiamo la luce di una stella: se il sole incurva lo spaziotempo, la luce passandoci accanto non ci raggiungerà direttamente ma farà una curva. Lo farà davvero?

LA MISSIONE

Il 29 maggio 1919 Eddington s’imbarca per l’Isola di Principe, nel golfo di Guinea, da cui l’eclissi sarebbe stata ben visibile se il meteo non fosse stato un po’ incerto. Previdente, aveva spedito una seconda equipe in Brasile dove il sole splendeva. Si trattava di fotografare le stelle di cui si conosceva la posizione e che si sarebbero trovate intorno al disco solare eclissato. Se Einstein aveva ragione, le stelle sarebbero dovute apparire un po’ spostate, perché la loro luce nell’attraversare il campo gravitazionale solare si sarebbe incurvata.

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Tornato in Inghilterra Eddington annunciò al mondo che la relatività generale era valida, sebbene a posteriori sia stato sollevato qualche dubbio su ciò che effettivamente si riuscì a misurare coi mezzi di allora. Il giorno dopo il Time riportò che era stata formulata una “nuova teoria dell’Universo” che “detronizzava le idee di Newton”. Einstein diventava una celebrità mondiale.

CENTO ANNI DOPO

Nel corso del secolo altri esperimenti hanno portato le prove “schiaccianti” della validità della relatività generale. Come per il Gps: l’orologio del satellite va più velocemente del nostro perché risente meno del campo gravitazionale terrestre. Se non si tenesse conto della differenza, dopo 24 ore dall’avvio del segnale avremmo un errore di 10 chilometri. Vogliamo andare a Livorno e ci ritroviamo a Tirrenia.

L’ultima conferma è quella delle onde gravitazioni, la cui scoperta è valsa il Nobel per la fisica nel 2017: un riconoscimento postumo anche alla relatività generale e al genio di Einstein. Le onde gravitazionali sono vibrazioni dello spaziotempo provocate da corpi assimetrici che accelerano, ma sono rilevabili solo nel caso di grandi catastrofi cosmiche, come la fusione di due buchi neri. Vengono misurate attraverso gli interferometri, strumenti prodigiosi di cui uno si trova a Cascina. «Quando Einstein previde le onde gravitazionali – spiega uno degli scienziati responsabili del funzionamento dell’interferometro Virgo, Valerio Boschi – non aveva idea delle sorgenti che potevano produrle. Lavorò per ipotesi e pensò che l’uomo non sarebbe mai stato in grado di registrarle». La teoria era più solida della fiducia del suo inventore. «È anche vero – prosegue Boschi – che c’è voluto un secolo per misurare la prima. A tre anni dall’annuncio, arrivato un secolo dopo la pubblicazione della relatività generale, oggi a Virgo registriamo un’onda gravitazionale alla settimana».

Cento anni dopo, la teoria di Einstein gode ancora di ottima salute. «È una delle teorie più solide in assoluto – spiega Boschi – ma più ci si spinge oltre il limite di ciò che sappiamo, più alcune rilevazioni non tornano esattamente con i modelli della relatività generale». Strumenti come Virgo servono anche a questo: condurre la conoscenza oltre i confini, come quel 29 maggio di un secolo fa.

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