Pensa come Einstein, il nuovo saggio di Robert Snedden

“Pensa come Einstein” (Think like Einstein”) è il titolo del nuovo saggio di Robert Snedden. Edito in Italia da Demetra nel settembre 2021, è composto da 222 pagine e il suo prezzo di copertina è di € 9,90. L’introduzione, intitolata “Chi era Albert Einstein?”, è ovviamente dedicata alla vita del geniale scopritore della Teoria della Relatività Ristretta o Speciale, pubblicata nel 1905, e quella Generale pubblicata nel 1916. Ventitré capitoli poi trattano di fisica. Nessuna paura però poiché tutti i capitoli sono espressi con uno stile divulgativo chiaro, senza quelle formule matematiche incomprensibili per i non esperti ma nello stesso tempo abbastanza esaustivo per chi vuole “entrare nella mente” di questo geniale scienziato e capire concettualmente un po’ più di fisica. Leggerli tutti e ventitré sicuramente aiuta a capire la sua rivoluzionaria teoria che, rompendo con forza deflagrante gli schemi di pensiero dell’epoca, mise in discussione teorie che per alcuni secoli erano rimaste consolidate, quali quelle newtoniane di un tempo e di uno spazio assoluti e dell’attrazione gravitazionale. E’ di Einstein, anche grande pensatore, voce critica del suo tempo e convinto pacifista, l’aforisma: “Tutta la scienza non è altro che un affinamento del modo di pensare di ogni giorno”. Lo stesso Einstein però rimase “vittima” di questo suo aforisma riguardo al comportamento subatomico della materia. Egli, infatti, non riuscì mai ad accettare le paradossali implicazioni della meccanica quantistica, la nuova branca della fisica delle particelle basata sul Principio di Indeterminazione del fisico tedesco Heisenberg, e sprecò molto tempo della sua vita a tentare di confutarle con vani esperimenti mentali.

  La sintesi di questa sua enorme difficoltà è espressa molto bene nell’altro suo famoso aforisma: “Dio non gioca a dadi con l’universo”, giacché, secondo il Principio di Indeterminazione, di una particella non si possono conoscere contemporaneamente la posizione e la quantità di moto, introducendo paradossalmente nella scienza il concetto della probabilità di dove essa possa trovarsi, e che a disturbare tali misurazioni è lo stesso osservatore che intente effettuarle. Un principio apparentemente pazzesco ma che a quanto pare è la realtà del comportamento della materia a livello atomico e subatomico. Certamente non è più pazzesco delle implicazioni della Teoria della Relatività Speciale, e cioè che gli effetti paradossali nel macrocosmo sugli oggetti che si trovano in moto uniforme, “visibili” specialmente a velocità prossime a quella della luce che è di circa 300 mila Km al secondo, sono che il tempo rallenta, la massa cresce e gli oggetti si accorciano.

  L’esempio classico è quello dei due gemelli di cui uno si trova, per assurdo, su una navicella che viaggia quasi alla velocità della luce e l’altro rimane fermo sulla Terra. Ebbene, quando il gemello sulla navicella rientra sulla terraferma trova suo fratello più invecchiato. E’ successo che viaggiando ad altissima velocità rispetto a suo fratello che è rimasto fermo il tempo ha rallentato. Dunque lo scorrere del tempo ha valenze diverse relativamente alla posizione dell’osservatore. Inoltre se suo fratello gemello avesse avuto la possibilità di osservare la navicella, avrebbe visto questa ingigantirsi nella massa e contemporaneamente accorciarsi nella direzione del moto. Questo effetto avviene anche a piccole velocità rispetto ad un osservatore fermo; solo che l’effetto è troppo piccolo per poterlo apprezzare con i normali orologi e l’osservazione visiva.

  La Teoria della Relatività Generale si occupa invece della forza di gravità. Anche qui Einstein ha rivoluzionato del tutto la caduta dei gravi di Newton; cioè, la forza gravitazionale non è di per sé l’attrazione direttamente proporzionale alle masse e inversamente proporzionale al quadrato delle distanze, bensì l’effetto della curvatura dello spazio-tempo. Il tempo non è qualcosa di astratto o semplicemente un concetto dell’uomo per scandire le sue giornate, bensì la quarta dimensione aggiunta alle tre classiche. Tale curvatura prevista da Einstein è stata confermata dall’esperimento effettuato durante l’eclissi totale di sole dall’astronomo inglese Sir Arthur Eddington nell’isola di Princeton in Africa il 29 maggio 1919. Lo scopo della spedizione partita da Liverpool a marzo era quello di fotografare l’eventuale deflessione della luce di una stella in prossimità del Sole, visibile soltanto durante un’eclissi totale. L’esperimento confermò la Teoria Generale di Einstein, e cioè, una massa sufficientemente grande deforma la dimensione dello spazio-tempo che non è qualcosa di separato e un’astrazione bensì qualcosa di “materiale” che si crea ad ogni istante come vedremo fra un po’. E’ lo stesso effetto sperimentabile anche a casa con due sfere, una più pesante dell’altra, sopra un tessuto elastico tenuto teso. La sfera più piccola deforma il tessuto di meno e tende a dirigersi verso la curvatura provocata da quella più grande seguendo la geodetica, cioè la curva più breve tra due punti di uno spazio, come la retta è la via più breve tra due punti su una superficie piana.

  Secondo la Teoria del Big Bang, cioè, la grande esplosione avvenuta 13,8 miliardi di anni fa da una singolarità con curvatura, temperatura e densità estremi, ha creato lo spazio e il tempo che oggi conosciamo e continua a crearli ad ogni secondo. Un processo espansivo ancora in atto che avviene ad una velocità compresa tra 69,8 e 73,2 km al secondo per megaparsec, cioè per una distanza di 3,26 milioni di anni luce. La materia che si espande non in uno spazio definito già esistente ma in uno spazio che si crea con l’espansione insieme al tempo. Pazzesco, ma è così! Da ciò si può dedurre che l’Universo ha dei confini in continua espansione e che dunque non è infinito.

  Come si sa, “in natura nulla si crea, nulla si distrugge, tutto di trasforma”. Infatti, la formula inversa della famosissima e in apparenza semplice equazione di Albert Einstein della Relatività Ristretta, E = mc², dice che m = E/c². Quello che probabilmente è avvenuto 13,8 miliardi di anni fa. Da una singolarità con curvatura, temperatura e densità estremi è nata tutta la materia e lo spazio-tempo che oggi ci circonda e che è in continua espansione. Secondo il modello cosmologico del Big Crunch o Grande Implosione, fra dieci – venti miliardi di anni l’espansione dell’Universo potrebbe fermarsi e cominciare a tornare in maniera simmetrica indietro verso una nuova singolarità. Oppure potrebbe continuare ad espandersi all’infinito se la cosiddetta “materia oscura” è sufficiente per opporsi alla forza di gravità. In ogni caso, nel frattempo avremo davvero tanto tempo ancora per riflettere su qual è il ruolo di Dio in questa immensa e perfetta opera d’Arte che è l’Universo con le sue leggi fisiche che lo reggono.

     Angelo Lo Verme