Da ragazzo, Albert Einstein ha trascorso un anno a bighellonare oziosamente. Se non si perde tempo non si arriva da nessuna parte, cosa che i genitori degli adolescenti purtroppo dimenticano spesso. Era a Pavia. Aveva raggiunto la famiglia dopo aver abbandonato gli studi in Germania, dove non sopportava il rigore del liceo. Era l\u2019 inizio del secolo e in Italia l’inizio della rivoluzione industriale. ll padre, ingegnere, installava le prime centrali elettriche in pianura padana. Albert leggeva Kant e seguiva a tempo perso lezioni all’Universit\u00e0 di Pavia: per divertimento. senza essere iscritto n\u00e9 fare esami. E cos\u00ec che si diventa scienziati sul serio.<\/p>\n
Poi si era iscritto all’Universit\u00e0 di Zurigo e si era immerso nella fisica. Pochi anni dopo, nel 1905,aveva spedito tre articoli alla principale rivista scientifica del tempo, gli \u201cAnnalen der Physik\u201d. Ciascuno dei tre valeva un premio Nobel. Il primo mostrava che gli atomi esistono davvero. ll secondo apriva la porta alla Meccanica dei Quanti, di cui parler\u00f2 nella prossima lezione. Il terzo presentava la sua prima Teoria della Relativit\u00e0 (oggi chiamata \u201crelativit\u00e0 ristretta\u201d), la teoria che chiarisce come il tempo non passi eguale per tutti: due gemelli si ritrovano di et\u00e0 diversa, se uno dei due ha viaggiato velocemente.<\/p>\n
Einstein diventa improvvisamente scienziato rinomato e riceve offerte di lavoro da varie universit\u00e0. Ma qualcosa lo turba: la sua teoria della relativit\u00e0, per quanto subito celebrata, non quadra con quanto sappiamo sulla gravit\u00e0. cio\u00e8 su come cadono le cose. Se ne accorge scrivendo un articolo di rassegna sulla sua teoria, e si chiede se la vetusta e paludata \u00a0\u201cgravitazione universale\u201d del grande padre Newton non debba essere riveduta anch`essa per renderla compatibile con la nuova relativit\u00e0. S\u2019immerge nel problema. Ci vorranno dieci anni per risolverlo. Dieci anni di studi pazzi, tentativi, errori, confusione, articoli sbagliati, idee folgoranti, idee sbagliate. Finalmente, nel novembre del 1915, manda alle stampe un articolo con la soluzione completa: una nuova teoria della gravit\u00e0 cui d\u00e0 nome – teoria della relativit\u00e0 generale -, il suo capolavoro. La \u2018\u2019pi\u00f9 bella delle teorie scienti\ufb01che\u2019\u2019 l’ha chiamata il grande \ufb01sico russo Lev Landau.<\/p>\n
Ci sono capolavori assoluti che ci emozionano intensamente: il Requiem di Mozart, l’0dissea, la Cappella Sistina, Re Lear\u2026. Coglierne lo splendore pu\u00f2 richiedere un percorso di apprendistato. Ma il premio \u00e8 la pura bellezza. E non solo: anche l’aprirsi ai nostri occhi di uno sguardo nuovo sul mondo. La Relativita\u2019 Generale, il gioiello d\u00ec Albert Einstein, \u00e8 uno di questi.<\/p>\n
Ricordo l’emozione quando cominciai a capirne qualcosa. Era estate. Ero su una spiaggia della Calabria, a Condofuri, immerso nel sole della grecit\u00e0 mediterranea, al tempo dell’ultimo anno di universit\u00e0. I periodi di vacanza sono quelli in cui si studia meglio, perch\u00e9 non si \u00e8 distratti dalla scuola. Studiavo su un libro con i margini rosicchiati dai topi. perch\u00e9 l’avevo usato per chiudere le tane di queste povere bestiole, di notte, nella casa malandata un po’ hippy nella collina umbra dove andavo a rifugiarmi dalla noia delle lezioni universitarie di Bologna. Ogni tanto alzavo gli occhi dal libro per guardare lo scintillio del mare: mi sembrava di vedere l’incurvarsi dello spazio e del tempo immaginati da Einstein.<\/p>\n
Era come una magia: come se un amico mi sussurrasse all\u2019orecchio una straordinaria verit\u00e0 nascosta, e d’un tratto scostasse un velo dalla realt\u00e0 per svelarne un ordine pi\u00f9 semplice e profondo. Da quando abbiamo imparato che la Terra \u00e8 rotonda e gira come una trottola pazza, abbiamo capito che la realt\u00e0 non \u00e8 come ci appare: ogni volta che ne intravediamo un pezzo nuovo \u00e8 un\u2019 emozione. Un altro velo che cade.<\/p>\n
Ma fra tutti i numerosi salti avanti del nostro sapere, avvenuti uno dopo l’altro nel corso della storia, quello compiuto da Einstein \u00e8 forse senza eguale. Perch\u00e9? Per prima cosa, perche una volta capito come funziona, la teoria \u00e8 di una semplicit\u00e0 mozza\ufb01ato. Ne riassumo |’idea: Newton aveva cercato di spiegare la ragione per la quale le cose cadono e i pianeti girano. Aveva immaginato una “forza” che tira tutti i corpi l’uno verso l`altro: l’aveva chiamata \u201cforza di gravit\u00e0\u201d. Come facesse questa forza a tirare cose che stanno lontano l’una dall’altra, senza che ci fosse niente in mezzo. non era dato sapere, e il grande padre della scienza si era cautamente guardato dall’azzardare ipotesi. Newton aveva anche immaginato che i corpi si muovessero nello spazio. e lo spazio fosse un grande contenitore vuoto. uno scatolone per l\u2019universo. Un\u2019immensa scaffalatura nella quale corrono diritti gli oggetti, fino a che una forza non li faccia curvare. Di cosa fosse fatto questo \u201dspazio\u2019\u2019, contenitore del mondo, inventato da Newton neppure questo era dato sapere.<\/p>\n
Ma pochi anni prima della nascita di Albert due grandi \ufb01sici britannici, Faraday e Maxwell, avevano aggiunto un ingrediente al freddo mondo di Newton: il campo elettromagnetico. Il campo \u00e8 un`entit\u00e0 reale diffusa ovunque. che porta le onde radio, riempie lo spazio, pu\u00f2 vibrare e ondulare come la superficie di un lago, e \u201cporta in giro\u201d la forza elettrica. Einstein era affascinato \ufb01n da ragazzo dal campo elettromagnetico, che faceva girare i rotori delle centrali elettriche costruite da pap\u00e0, e presto capisce che anche la gravit\u00e0, come l’elettricit\u00e0, deve essere portata da un campo: deve esistere un \u201ccampo gravitazionale\u201d analogo al \u201ccampo elettrico\u201d e cerca di capire come possa essere fatto questo \u201ccampo gravitazionale\u201d e quali equazioni lo possano descrivere.<\/p>\n
E qui arriva l’idea straordinaria, il puro genio: il campo gravitazionale non e\u2019 diffuso nello spazio: il campo gravitazionale \u00e8 lo spazio. Questa \u00e8 l’idea della teoria della relativit\u00e0 generale.<\/p>\n
Lo \u201cspazio\u201d di Newton, nel quale si muovono le cose, e il \u201ccampo gravitazionale\u201d, che porta la forza di gravit\u00e0, sono la stessa cosa.<\/p>\n
E\u2019 una folgorazione. Una sempli\ufb01cazione impressionante del mondo: lo spazio non \u00e8 pi\u00f9 qualcosa di diverso dalla materia: \u00e8 una delle componenti \u201cmateriali\u201d del mondo. Un’entit\u00e0 che ondula, si \ufb02ette, s’incurva, si storce.<\/p>\n
Non siamo contenuti in un’invisibile scaffalatura rigida: siamo immersi in un gigantesco mollusco \ufb02essibile. Il Sole piega lo spazio intorno a s\u00e9 e la Terra non gli gira intorno perch\u00e9 tirata da una misteriosa forza, ma perch\u00e8 sta correndo diritta in una spazio che si inclina. Come una pallina che rotoli in un imbuto: non ci sono misteriose \u201cforze\u201d generate dal centro dell\u2019imbuto. \u00e8 la natura curva delle pareti a fare ruotare la pallina. I pianeti girano intorno al Sole e le cose cadono perch\u00e9 lo spazio si incurva.<\/p>\n
Come descrivere questo incurvarsi dello spazio? Il pi\u00f9 grande matematico dell\u2019Ottocento, Carl Friedrich Gauss, il \u201cprincipe dei matematici\u201d, aveva scritto la matematica per descrivere le superfici curve bidimensionali, come la super\ufb01cie delle colline. Poi aveva chiesto a un suo bravo studente di generalizzare il tutto a spazi curvi di dimensione tre o pi\u00f9. Lo studente, Bernhard Riemann, aveva prodotto una ponderosa tesi di dottorato, di quelle che sembrano completamente inutili.<\/p>\n
ll risultato era che le propriet\u00e0 di uno spazio curvo sono catturate da un certo oggetto matematico, che oggi chiamiamo la curvatura di Riemann e indichiamo con R. Einstein scrive un’equazione che dice che R \u00e8 proporzionale all\u2019energia della materia. Cio\u00e8: lo spazio si incurva l\u00e0 dove ci sia materia. E\u2019 tutto. L’equazione sta in una mezza riga, non c’\u00e8 altro. Una visione – lo spazio che si incurva – e un`equazione.<\/p>\n
Ma dentro quest\u2019equazione c’\u00ea un universo rutilante. E qui si apre la ricchezza magica della teoria. Una successione fantasmagorica di predizioni che sembrano i deliri di un pazzo, e invece sono state tutte verificate dall\u2019 esperienza.<\/p>\n
Per cominciare, l’equazione descrive come si curva lo spazio intorno ad una stella. A causa di questa curvatura, non solo i pianeti orbitano intorno alla stella, ma anche la luce smette di viaggiare diritta e devia. Einstein predice che il Sole devii la luce. Nel 1919 viene compiuta la misura e risulta essere vero.<\/p>\n
Ma non \u00e8 solo lo spazio a incurvarsi. \u00e8 anche il tempo. Einstein predice che il tempo passi pi\u00f9 veloce in alto e pi\u00f9 lento in basso, vicino alla Terra. Si misura, e risulta essere vero. Di poco. ma il gemello che ha vissuto al mare ritrova il gemello che ha vissuto in montagna un poco pi\u00f9 vecchio di lui. \u00c8 solo l\u2019inizio.<\/p>\n
Quando una grande stella ha bruciato tutto il suo combustibile (l\u2019idrogeno), finisce per spegnersi. Quanto resta non \u00e8 pi\u00f9 sorretto dal calore della combustione e crolla schiacciato sotto il suo stesso peso, \ufb01no a curvare lo spazio cos\u00ec fortemente da sprofondare dentro un vero e proprio buco. Sono i famosi \u201cbuchi neri\u201d. Quando studiavo all\u2019 universit\u00e0, erano poco credibili predizioni di una teoria esoterica. Oggi sono osservati nel cielo a centinaia, e studiati nei loro dettagli dagli astronomi. Ma non basta.<\/p>\n
Lo spazio intero pu\u00f2 distendersi e dilatarsi: anzi, l’equazione di Einstein indica che lo spazio non pu\u00f2 stare fermo, \u201cdeve\u201d essere in espansione. Nel 1930, l\u2019espansione dell’universo viene effettivamente osservata. La stessa equazione predice che l\u2019espansione debba essere scaturita dall|’esplosione di un giovane universo piccolissimo e caldissimo: \u00e8 il \u201cBig Bang\u201d. Ancora una volta. nessuno ci crede, ma le prove si accumulano, \ufb01no a che nel cielo viene osservata la \u201cradiazione cosmica di fondo\u201d: il bagliore diffuso che rimane dal calore dell’esplosione iniziale. La predizione dell`equazione di Einstein \u00e8 corretta.<\/p>\n
E ancora, la teoria predice che lo spazio si increspi come la super\ufb01cie del mare, e gli effetti di queste \u201conde gravitazionali\u201d sono osservati nel cielo sulle stelle binarie e combaciano con le previsioni della teoria \ufb01no alla sbalorditiva precisione di una parte su cento miliardi. E cos\u00ec via.<\/p>\n
Insomma, la teoria descrive un mondo colorato e stupefacente, dove esplodono universi, lo spazio sprofonda in buchi senza uscita, il tempo rallenta abbassandosi su un pianeta e le scon\ufb01nate distese di spazio interstellare s\u2019increspano ondeggiano come la superficie del mare… e tutto questo, che emergeva pian piano dal mio libro rosicchiato dai topi, non era una favola raccontata da un idiota in un accesso di furore, o l’effetto del bruciante sole mediterraneo della Calabria, un’allucinazione sul baluginare del mare. Era realt\u00e0.<\/p>\n
0 meglio, uno sguardo verso la realt\u00e0. un po’ meno velato di quello della nostra offuscata banalit\u00e0 quotidiana. Una realt\u00e0 che sembra anch\u2019 essa fatta della materia di cui sono fatti i sogni, ma pur tuttavia\u00a0 pi\u00f9 reale del nostro annebbiato sogno quotidiano.<\/p>\n
Tutto questo il risultato di un’intuizione elementare: lo spazio e il campo sono la stessa cosa. E di un’equazione semplice, che non resisto a ricopiare qui, anche se il mio lettore non potr\u00e0 certo decifrarla, ma vorrei che almeno ne vedesse la grande semplicit\u00e0:<\/p>\n
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Tutto\u00a0 qui. Certo, ci vuole un percorso di apprendistato per digerire la matematica di Riemann e impadronirsi della tecnica per leggere quest\u2019equazione. Ci vuole un po\u2019 d’impegno e fatica. Ma meno di quelli necessari per arrivare a sentire la rarefatta bellezza di uno degli ultimi quartetti di Beethoven. In un caso e nell’altro, il premio \u00e8 la bellezza, e occhi nuovi per vedere il mondo.<\/p>\n
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\u00a0(*) Tratto da \u201cSette brevi lezioni di fisica”, Adelphi<\/p>\n
\u00a0(**) Fisico e ricercatore. Tra i massimi teorici mondiali sulla gravit\u00e0 quantistica\u00a0<\/p>\n
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