Un secolo di relatività, la teoria di Einstein in 5 punti | Wired Italia
Il 25 novembre 1915, Albert Einstein svela la scoperta dell'equazione di campo alla base della teoria della relatività generale, ...
un secolo fa
“La più sorprendente combinazione di penetrazione filosofica, intuizione fisica e abilità matematica”. Niente, meglio delle parole di Max Born (non esattamente un signor nessuno) riassume la straordinaria portata scientifica della teoria della relatività generale. Una rivoluzione che spegne, oggi, cento candeline. Esattamente <anchor>un secolo fa</anchor>, infatti, l’allora direttore dell’ Istituto di fisica all’ Università di Berlino, il trentasettenne Albert Einstein, presentava all’Accademia prussiana delle scienze una bizzarra equazione di campo che legava tra loro, in modo del tutto inusitato, geometria dello spazio-tempo, velocità della luce e forza gravitazionale.
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100 anni di relatività generale (e non sentirli)

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[Sandro Iannaccone](/author/siannaccone/)

[Scienza](/scienza/)

06.03.2015

# 100 anni di relatività generale (e non sentirli)

Ricorre quest'anno il centenario della teoria di Albert Einstein. Ecco cos'è e perché è così importante

(Foto: Afp/Getty Images)

Il **titolo originale** era piuttosto stringato. _[Die Grundlage der allgemeinen Relativitätstheorie](http://www.itp.kit.edu/~ertl/Hauptseminar_ws1314/papers/Die_Grundlage_der_allgemeinen_Relativitaetstheorie.pdf)_. Ovvero, più o meno, _La fondazione della teoria della relatività generale_. 54 paginette scritte in tedesco fitto fitto, destinate a cambiare radicalmente il corso della scienza, pubblicate un secolo fa sulla rivista _**Annalen der Physik**_ da un ex impiegato dell’ **ufficio brevetti** di Berna, poi diventato professore di fisica nell’ateneo della città svizzera. **[Albert Einstein](https://www.wired.it/scienza/lab/2014/03/14/buon-compleanno-albert-einstein/)**, si chiamava. E la relatività generale non era il suo primo _exploit_. Già dieci anni prima, nel 1905 – il famoso **_annus mirabilis_ –** Einstein aveva prodotto ben sei lavori in sette mesi (tra questi, quello sulla **relatività ristretta** e quello sull’ **effetto fotoelettrico**, che gli frutterà il **[premio Nobel per la fisica nel 1921](http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1921/)**).

Per celebrare la ricorrenza, [la rivista _**Science**_ ha dedicato uno speciale](http://www.sciencemag.org/lookup/doi/10.1126/science.aaa0980) alla relatività generale, composto di due articoli di _review_, un **[fumetto interattivo](http://spark.sciencemag.org/generalrelativity/?utm_campaign=scipak),** un [video sulle **onde gravitazionali**](http://news.sciencemag.org/physics/2015/03/video-take-whirl-above-massive-ligo-gravitational-wave-detector?utm_campaign=scipak), un [quiz](http://newsquiz.sciencemag.org/einstein/?utm_campaign=scipak) e un [lavoro scientifico](http://www.sciencemag.org/lookup/doi/10.1126/science.aaa3350) che dimostra, ancora una volta, la precisione delle predizioni del fisico di Ulm. Ma facciamo per un momento un passo indietro. La relatività generale – _“la più sorprendente combinazione di penetrazione filosofica, intuizione fisica e abilità matematica”_, come la definì un altro premio Nobel per la fisica, **Max Born** – prende spunto dalle conclusioni cui arrivò lo stesso Einstein nel 1905, quando elaborò la **relatività ristretta**, una teoria che risolveva le contraddizioni tra **equazioni di Maxwell** (relative all’elettromagnetismo) e **relatività galileiana**. La relatività ristretta, a sua volta, era però in contraddizione con la **teoria della gravitazione universale** di Newton. Un bel ginepraio, insomma.

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Per uscirne, Einstein elaborò un’ **[equazione di campo](http://en.wikipedia.org/wiki/Einstein_field_equations)** che rivoluzionava completamente il concetto di **gravità**. Secondo tale equazione, che rappresenta il nocciolo della relatività generale, la forza gravitazionale non è altro che la manifestazione della **curvatura** di una nuova entità, lo **spazio-tempo** (una specie di _tessuto_ a quattro dimensioni – tre spaziali e una temporale – in cui _vive_ il nostro Universo).

Per spiegare il meccanismo, i fisici si aiutano spesso con la metafora del **foglio di gomma**. Lo spazio-tempo si può immaginare, per l’appunto, come una superficie _morbida_ che viene curvata dalle **masse** che vi sono _appoggiate_ (anche se la metafora non è assolutamente corretta dal punto di vista scientifico, rende abbastanza bene l’idea di Einstein). La forza di gravità avvertita, per esempio, dalla Terra nei confronti del Sole è il risultato della curvatura del _foglio di gomma_ quadridimensionale causata dalla massa del Sole stesso. Per sviluppare la sua intuizione, Einstein si servì degli strumenti matematici appena messi a punto dagli italiani **Luigi Bianchi**, **Gregorio Ricci-Curbastro** e **Tullio Levi-Civita**.

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(Immagine: [Wikimedia Commons](http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Spacetime_curvature.png)

La relatività generale, naturalmente, non è solo una _bella ipotesi_. È stata ampiamente **verificata**. La prima conferma arrivò già nel 1919, in occasione di un’ **eclissi di Sole**. L’astronomo **Arthur Eddington**, infatti, riuscì a osservare alcune stelle molto vicine al bordo del Sole, che avrebbero dovuto essere invisibili perché si trovavano _dietro_ il Sole stesso (rispetto al punto di vista di un osservatore terrestre). Il fenomeno avveniva perché, come predetto da Einstein, anche la luce delle stelle era _deviata_ dalla curvatura dello spazio-tempo prodotta dalla massa del Sole. A questa verifica ne sono seguite molte altre: l’ultima, solo in ordine di tempo, è l’osservazione di una **supernova** distante la cui luce si divide in ben **quattro percorsi diversi** sempre a causa della curvatura dello spazio-tempo (in gergo scientifico, l’effetto è chiamato **lente gravitazionale**), dando origine alla cosiddetta **croce di Einstein**.

(Immagine: Courtesy of Z. Levay at NASA's Space Telescope Science Institute and ESA. Patrick Kelly and Alex Filippenko at UC Berkeley contributed to the discovery and analysis)

Un fenomeno così spettacolare, è dovuto, ancora una volta, all’effetto di **cluster galattici** estremamente massicci che, curvando lo spazio-tempo, si comportano come enormi **lenti di ingrandimento**: in questo caso, l’ammasso J1149.6+2223 ha creato quattro immagini separate della **[supernova Refsdal](https://www.google.it/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=3&cad=rja&uact=8&ved=0CDQQFjAC&url=http%3A%2F%2Fen.wikipedia.org%2Fwiki%2FSjur_Refsdal&ei=TJz4VNbUG8jdaNXdgLgM&usg=AFQjCNGrZHIg_OxUxFRNP9BZhhnNbF7WLA&sig2=FlV8yA3o_MRwFkRb2F7-iQ&bvm=bv.87519884,d.d2s)**. _“In sostanza”_, ha spiegato **Patrick Kelly**, che ha scoperto la _croce_, _“vediamo la supernova quattro volte e siamo in grado di misurare lo **sfasamento temporale** nell’arrivo delle quattro sorgenti luminose sulla Terra. Questo ci potrebbe aiutare a verificare con precisione ancora maggiore le previsioni di Einstein e misurare la velocità di espansione dell’Universo”_. Ma non solo: lo studio del fenomeno potrebbe consentire anche di capire la composizione dell’ammasso galattico in termini di **materia luminosa** e **materia oscura**. E c’è un’altra buona notizia: secondo le previsioni degli scienziati, fra 10 anni dovrebbe apparire un’altra immagine simile della stessa supernova. Staremo a vedere.

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