Il Superuovo

La relatività generale di Interstellar spiegata punto per punto

La relatività generale di Interstellar spiegata punto per punto

Da quando il suo geniale intuito è stato confermato, Albert Einstein e la teoria della relatività sono diventati un punto di riferimento per gli scienziati di tutto il mondo. Non fu solo una rivoluzione scientifica, ma anche culturale! Gli studi derivati da questa teoria hanno portato i fisici a scoprire nuove proprietà dell’universo, come la presenza di buchi neri o l’esistenza di onde gravitazionali. Insomma, il fisico tedesco ha regalato al mondo un nuovo punto di vista che ha sorpreso l’intera umanità.

Le prove e i contrasti della teoria

Da oltre un secolo la Relatività Generale supera brillantemente ogni prova, ma, per farla funzionare su scala galattica ha bisogno di due ignoti aiutanti: materia oscura ed energia oscura. Che la presenza di questa oscura coppia sia sintomo di una falla nella teoria di Einstein? Non è proprio così. Una nuova simulazione dell’universo, condotta dai ricercatori dell’Università di Durham e della Statale di Milano, è stata basata su delle leggi fisiche che non presentavano l’energia oscura. Il risultato? Nel modello con Relatività modificata (e senza energia oscura) le galassie si muovono e si ammassano in modo innaturale, diverso rispetto a quello che si osserva nell’Universo reale.

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Questa è la nostra attuale idea dell’Universo, che sarebbe composto in questo modo: materia ordinaria (la “nostra”) 4% + materia oscura (ignota) 21%. Tutto il resto è energia oscura.

Per Isaac Newton, la forza di gravità, era la forza con cui due corpi dotati di massa, per esempio la Terra e la Luna, si attraggono reciprocamente. Invece la relatività generale di Albert Einstein descrive la gravità grazie alla geometria: una massa deforma lo spazio-tempo nelle sue vicinanze e quindi, per esempio, la Luna orbita attorno alla Terra perché si muove lungo questa curvatura. Un po’ come una biglia segue la pista disegnata sulla sabbia. Le due differenti visioni sono accomunate dal fatto che considerano la gravità una forza fondamentale.

Dall’università di Amsterdam, con un finanziamento di 2 milioni di euro da parte dell’European Research Council, la più importante istituzione dell’Unione Europea nel campo della scienza, arriva il fisico teorico Erik Peter Verlinde, che ritiene che la gravità sia… un’illusione. Pensiamo alla temperatura. Ritenuta per tanto tempo una grandezza fondamentale, si è poi compreso che deriva dai movimenti di ciascuna della miriade di atomi e molecole che ci compongono. Ma toccando una teiera piena di acqua bollente avvertiamo il calore del recipiente (e magari ci scottiamo), senza percepire i moti delle singole particelle. Allo stesso modo, secondo Verlinde, la gravità è il prodotto di processi microscopici!

La relatività nel cinema: Interstellar

Il buco nero altro non è che il destino finale evolutivo di una stella molto massiccia la quale, esaurito tutto il combustibile a disposizione, esplode nei suoi strati esterni come Supernova. La parte centrale rimanente, molto densa e priva di forme di energia, inizia un’inesorabile contrazione sotto il proprio peso che, se sufficientemente massiccia, non troverà equilibrio. La velocità di fuga cresce al diminuire del raggio del corpo e arriverà presto a superare la velocità della luce. A quel punto un buco nero si è appena formato: niente potrà più uscire dal suo interno, nemmeno la luce. L’orizzonte degli eventi delimita il confine tra dove è possibile, in teoria, tornare indietro e dove, invece, tutto è destinato a convergere verso la singolarità centrale. In prossimità di tali corpi estremamente densi e massicci, la relatività generale mostra tutto il suo fascino, con i suoi paradossi e gli stravolgimenti del senso comune. Le equazioni della relatività ci dicono che il tempo non è una dimensione assoluta e distaccata, che scorre universalmente sempre uguale, ma fa parte insieme allo spazio tridimensionale di un’entità più complessa a 4 dimensioni: lo spazio-tempo. Qui, cambiando sistema di riferimento, il tempo e lo spazio si mescolano insieme in base alle trasformazioni di Lorentz, in modo analogo a ciò che avviene quotidianamente alle componenti della velocità nell’ordinario spazio a tre dimensioni: non è stravolgente pensare che, salendo su un treno, gli alberi che prima vedevo fermi adesso mi appaiono in moto. Gli effetti della relatività, infatti, ci sembrano così assurdi e inconcepibili proprio perché abitualmente ci spostiamo a velocità infinitesime rispetto alla luce o abitiamo su un pianeta ben lontano da una possibile sorgente di campo gravitazionale come Gargantua.

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