CENT’ANNI DI RELATIVITÀ

di Piero De Sanctis

Con il genio la natura resta in eterna unione:
ciò che l’uno promette, l’altra certamente mantiene.

Schiller

Sono trascorsi cento anni da quando Einstein presentò il 25 novembre 1915 all’Accademia prussiana delle Scienze Le equazioni di campo della gravitazione. Una Memoria che presentava la struttura completa della teoria della relatività generale e alla quale aveva lavorato già dal 1907.
L’intento era quello di costruireuna teoria della gravitazione che approfondisse quella di Newton e fosse compatibile con la relatività ristretta del 1905.In effetti tra la teoria della relatività ristretta del 1905e quella generale del 1915, sorsero inizialmente contraddizioni poiché, mentre la prima assume come postulato base la velocità della luce costante, la seconda dice che un campo gravitazionale flette i raggi di luce rallentandoli.
Furono necessari dieci anni di duro lavoro per superare queste contraddizioni, anni di ispirate e ingrate fatiche a proposito delle quali Einstein disse:«Alla luce della conoscenza ottenuta, il felice conseguimento sembra quasi una cosa del tutto naturale, e ogni studente intelligente può capirlo senza troppa fatica. Ma gli anni di ansiose ricerche nelle tenebre, con le loro intense aspirazioni, l’alternarsi della fiducia e della stanchezza, e l’emergere ultimo alla luce…soltanto coloro che hanno fatto essi stessi l’esperienza possono capirla. ».Alcuni anni prima, infatti, Einstein si trovava prigioniero entro l’intricato labirinto delle equazioni gravitazionali di cui non aveva ancora trovato il filo conduttore giusto, e aveva lanciato il grido di aiuto all’amico matematico «Grossann, aiutami o io divento matto».
In quel 25 novembre,dunque, la teoria era, con la sua possente struttura matematica, completa, bella, diamantina e priva di contraddizioni interne. In questi cento anni essa è stata sottoposta a ogni sorta di prove sperimentali godendo sempre di ottima salute e,oggi, è il faro che illumina le ricerche degli scienziati sulle galassie, sui buchi neri, sulle onde gravitazionali e sull’universo. Il ruolo svolto dalla relatività generale in astronomia e cosmologia, a partire dal 1960 fino ad oggi, è stato l’elemento trainante del programma di verifiche della teoria stessa. Così il continuo perfezionamento degli strumenti di misura e di osservazione ha permesso, nel solo decennio 1964-’74, la conferma di vecchie previsioni teoriche di Einstein: stelle esaurite che esplodono nel corso di collassi gravitazionali (chiamate poi pulsar); stelle particolari che si allontanano da noi con velocità di 90mila km al secondo (chiamate quasar); collassi gravitazionali ancora più catastrofici(chiamati buchi neri); stelle fortemente condensate di massa simile al Sole ma compressa in una sfera del diametro di 20 km (dette stelle di neutroni).
Ma il 1915 è anche importante perché segna l’inizio di una storica corrispondenza tra Einstein e due grandi matematici italiani, Levi-Civita e il suo maestro Ricci Curbastro, iquali, circa 15 anni prima, avevano approntato un metodo matematico denominato Calcolo assoluto, oggi chiamato Calcolo tensoriale, destinato a costituire la struttura portante della teoria della gravitazione relativistica.
Agli inizi della prima guerra mondiale, il cittadino svizzero Einstein aveva difeso pubblicamente per la prima volta la causa del pacifismo e, continuò a farlo anche in seguito, suscitando reazioni ostili da parte degli sciovinisti tedeschi.Le distruzioni e gli sconvolgimenti della guerra influirono in minima parte sulla sua produzione scientifica anzi, in una certa misura furono gli anni più creativi della sua vita: portò a termine la teoria della relatività generale, calcolò i valori esatti per la deflessione della luce, lo spostamento del perielio di Mercurio, condusse ricerche sulla cosmologia e sulle onde gravitazionali.

Nel gennaio del 1916, mentre le più grandi potenze capitalistiche occidentali si sbranavano tra di loro per la spartizione delle colonie, dei mercati, delle fonti energetiche e di materie prime mondiali, Einstein, scrivendo al suo caro amico Paul Ehrenfest, disse:«Immagina la mia gioia a causa dell’applicabilità della covarianza generale e per il fatto che le equazioni hanno indicato il moto esatto di Mercurio al perielio. Sono rimasto fuori di me e in estasi per giorni».
In effetti i dati sperimentali fino ad allora conosciuti testimoniavano la rotazione del perielio (perielio è il punto dell’orbita più vicino alSole) del pianeta Mercurio, ma ciò rimaneva inspiegabile dal punto di vista della teoria newtoniana della gravitazione. Ma ora, dal nuovo punto di vista dello spazio-tempo curvo della relatività, curvo per effetto della grande massa gravitazionale solare, tutto appariva ordinato e necessario, e necessaria appariva anche la deviazione dei raggi solari nel loro passaggio vicino al Sole. Insomma si capì che masse e spazio-tempo erano tra loro interagenti e dialetticamente legati: le masse dicono alla geometria dello spazio tempo come curvarsi, e lospazio-tempo dice alle masse come muoversi.
La conferma sperimentale di tale deviazione dei raggi solari avvenne durante l’eclissi totale di Sole del 29 maggio 1919. Due spedizioni organizzate dalla Royal Astronomy Society: una a Sobrel, in Brasile, e l’altra all’isola di Principe, di fronte alla Costa della Guinea, guidata dall’astronomo Arthur Eddington dell’università di Cambridge. Il 6 novembre 1919 davanti ai membri della Royal Society e della Royal Astronomy Society in seduta congiunta, l’astronomo Dyson disse:« Dopo un attento studio delle lastre, sono pronto a dichiarare che esseconfermano la previsione di Einstein. Il risultato ottenuto è ben preciso: la luce viene deflessa in accordo con la legge di gravitazione di Einstein». Il giorno dopo il Times di Londra titolava: Rivoluzione nella scienza.
Nuova teoria dell’universo. La concezione newtoniana demolita. Il 9 novembre il New York Time dava la notizia in un articolo dal titolo Storte le luci in cielo. Il 14 dicembre la rivista Berliner Illustrierte Zeitung riportava una fotografia di Einstein con la di dascalia « nuovo gigante della storia del mondo». In Italia a dare la notizia fu ilCorriere della Sera con un titolo che nulla aveva a che fare con la teoria della relatività: La divinazione di uno scienziato. La luce proveniente dalle stelle e debolmente deviata dal campo gravitazionale solare, dimostrando l’interazione tra campo gravitazionale e campo elettromagnetico, aveva affascinato il grande pubblico e, all’improvviso, Einstein divenne famoso in tutto il mondo e le sue conferenze un evento storico.
C’erano però altri aspetti della personalità di Einstein che non suscitavano un'altrettanto unanime entusiasmo: il suo impegno militante per la pace e le sue simpatie per il socialismo. Allo scoppio della Prima guerra mondiale prese pubblicamente posizione a favore del pacifismo firmando il Manifesto agli europei nel quale si chiedeva la collaborazione tra gli studiosi delle nazioni in guerra nell’interesse dell’avvenire dell’Europae proponendo l’istituzione di una Lega degli europei mai però attuata. La rivoluzione del 9 novembre 1918 in Germania, che portò all’abbattimento della monarchia e alla ingloriosa fuga in Olanda del Kaiser Guglielmo II, apriva grandi speranze agli spiriti sinceramente democratici. Anche Einstein, da sempre critico feroce del militarismo prussiano, guardava con interesse e partecipazione alla nascita della Repubblica di Weimar portatrice di idee di uguaglianza sociale, di libertà politica e di pensiero. Nei suoi appunti per le lezioni settimanali sulla relatività durante il corso invernale del 1918-19 a Berlino, alla data 9 novembre c’è scritto«lezione annullata a causadella rivoluzione».Nel febbraio del 1920, a Berlino, un gruppo distudenti nazisti interruppe la sua lezione al grido:« Taglieremo la gola a quello sporco ebreo».
Tuttavia la rivoluzione di novembre si fermò alla sua fase democratica borghese. Con l’assassinio di Karl Liebknechte e Rosa Luxemburg il 15 gennaio 1919, da parte dell’ex macellaio Noske (dotato di molta forza fi