La teoria della relatività generale di Albert Einstein, che ha superato brillantemente ogni prova, alle volte sembra vacillare per la sua incompatibilità con la meccanica quantistica che tratta il comportamento della natura a livello atomico e subatomico.
Anche a livello macroscopico qualcosina non torna. Così dicono alcuni astrofisici. Per esempio per un buco nero che predice campi gravitazionali infinitamente forti, questo non ha senso.
Per non far torto ad un mostro sacro come Einstein gli scienziati non pensano che la teoria sia sbagliata, ma pensano che non possa essere una spiegazione definitiva. Un po’ come è avvenuto per la legge di gravitazione di Newton che funziona egregiamente per basse velocità ma smette di essere valida a regimi superiori.
Allora, è giusta o sbagliata questa teoria della relatività generale? – mi sollecita il mio allievo (è il mio cane)
Te vai sempre di fretta – rispondo – devi imparare ad avere pazienza.
Partiamo dalla gravità.
Secondo la teoria di Einstein, quella che noi chiamiamo gravità è una curvatura dello spazio-tempo provocata dagli oggetti con massa.
Lo spazio-tempo è un tessuto a quattro dimensioni composto, per l’appunto, da spazio (3 dimensioni: x,y,z) e tempo cuciti insieme.
Fin qui ci sei?
Ok, ora pensa, ad esempio, a una palla da bowling posta su un materasso elastico. Sotto l’effetto del peso della palla, il materasso si deforma, e la deformazione modifica il moto (altrimenti rettilineo) di una pallina che si muove su di esso. Allo stesso modo, la massa del Sole distorce lo spazio-tempo che lo circonda. Un corpo con meno massa, come la Terra, viaggia lungo un percorso, che noi chiamiamo orbita, nella regione distorta.
Questo lo avevo già capito già da un pezzo – mi interrompe ancora il mio cane – vai avanti.
Faccio finta di niente.
Per mettere alla prova la teoria di Einstein bisognava studiare un corpo super denso.
I ricercatori del Max Planck Institute for Radioastronomy hanno così studiato un sistema stellare binario (chiamato J0348+0432) composto da due stelle esotiche.
La prima è una nana bianca, costituita dai resti freddi di una stella molto più luminosa. La sua compagna è una pulsar che ruota venticinque volte al secondo attorno al proprio asse. Sebbene abbia solo dodici chilometri di diametro, pesa il doppio del nostro Sole.
Una massa così grande in uno spazio così piccolo: una stella così ha una densità altissima.
La gravità sulla superficie della pulsar è 300 miliardi di volte più forte rispetto a quella sulla Terra, una condizione vicina a quella di un buco nero.
Fai un ultimo sforzo – dico al mio sapientone di cane – ora arriva la conclusione, così puoi tornare a leggere dell’altro meno impegnativo.
La pulsar e la nana bianca emettono onde gravitazionali, e il sistema perde gradualmente energia: di conseguenza, le stelle si muovono sempre più vicine l’una all’altra e orbitano più velocemente.
Secondo le previsioni della ‘teoria della relatività generale’, il periodo orbitale, cioè il tempo impiegato da una stella per compiere una rotazione completa, dovrebbe accorciarsi di circa otto milionesimi di secondo ogni anno.
Orbene, le osservazioni dei ricercatori, eseguite con diversi telescopi, collimano perfettamente con questa previsione.
La teoria della relatività generale è quindi più viva che mai.
Grazie mio padrone, ora dormirò più tranquillo.
Spiritoso.
Bruce 
sono ignorante in materia e ti faccio una domanda forse un poco stupida ma la forza di gravità nello spazio è diversa da quella sulla terra gli oggetti fluttuano come misurano la forza di gravità nello spazio? Immaginarlo come un materasso mi rimane difficile e troppo semplice Ciao ora faccio come il tuo cane vado a dormire Buona notte
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Ciao gabri,
devo farti i complimenti. Perché?
Perché sei una osservatrice attenta.
D’altra parte non può che essere così. Infatti l’osservazione del ‘generale’ ed anche del ‘particolare’ delle cose è una caratteristica tipica di chi dipinge o disegna in quanto bisogna saper cogliere ogni aspetto della sua rappresentazione nel suo insieme.
Gli scienziati fanno esattamente questo. Osservano e studiano tutto ciò che ci circonda, con la differenza nel voler scoprire i segreti della natura per tramutarli in leggi fisiche che torneranno utili ad ogni ramo della scienza.
Torniamo alla gravità.
Diciamo subito che è uno scambio di forze attrattive tra masse. Per noi ‘mortali’ non c’è differenza tra gravità sulla terra e nello spazio se le masse hanno velocità molto basse. Nel caso contrario scattano complessi meccanismi che complicano le cose. Cose che lasciamo tranquillamente agli scienziati.
In pratica quindi valgono ancora le vecchie leggi studiate a scuola. La forza con cui si attraggono due corpi dipende dalla grandezza delle loro masse (ovvero i pesi sulla terra). E’ la massa più grande che attrae quella più piccola (è una questione di vettori che non sto a spiegare).
La intensità di questa forza di attrazione dipende dalla loro distanza (in realtà dal quadrato della loro distanza).
La differenza tra oggetti che si attraggono sulla terra e nello spazio sta in un fattore correttivo. Sulla Terra viene chiamato ‘accelerazione di gravità’ (g), mentre nello spazio è chiamato ‘costante di gravitazione universale’ (G). Non riporto i valori perché a noi non interessa.
Il materasso?
Allora immagina un materasso (matrimoniale) di spugna fatto a strati paralleli. Più esattamente immagina la sua sezione.
Ora se tu ti sdrai nel centro del materasso, il materasso si affossa e gli strati che originariamente erano ‘paralleli’, ora si avvicinano in corrispondenza del tuo peso e nelle zone vicine, mentre restano paralleli ai lati.
Quindi gli ipotetici strati una volta rettilinei ora si sono incurvati in presenza di una massa. Come lo spazio.
Ciao cara
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Il materasso..e’ d’obbligo, perche’ Einstein stesso disse “nemmeno io riesco ad immaginare lo spazio curvo (anche lui ammetteva candidamente di aver bisogno di piegare un foglio-bidimensionale- di carta per illustrare la piegatura dello spazio-tridimensionale-). Ciao Bruce..e Gabry
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Uhmm … ecco non capisco proprio niente.. ma e possibile che alcune cose non riescono penetrare nel cervello??? Quando andavo a sculola per me era tutto facile e semplice a parte in Fisica e Chimica ero mentalmente bloccata..
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Cara mia, te hai molta ‘altra’ saggezza.
Comunque sappi che per quanto riguarda la chimica, fisica e matematica sei in buonissima compagnia 😆
Buona giornata
Bruce
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la matematica invece mi piaceva e ero anche abbastanza brava.. ( abbastanza 😆 ) anche a te una buona giornata tvb Pif
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Rebecca, vedi… nel cervello (di ognuno di noi) non possono penetrare le cose di cui il nostro cervello non abbia delle basi. Se tu mi scrivi una frase in tedesco, non mi penetra nel cervello, perche’ non so che “ciao” si dice in un modo, “come stai” in un altro. Prendi la pesona piu’ intelligente del mondo, o a che una di intelligenza normale ma che abbia fatto solo la terza elementare. Sa solo che 3×3 fa 9, e se gli spieghi che “questa linea e’ doppia di quella”, gli penetra nel cervello. Mentre se si vede davanti equazioni complesse, calcolo differenziale, vettoriale, tensoriale..non puo’ capirci niente.
Metti che questa persona decida di rpirendere gli studi, frequenta cinque anni di matematica e fisica, si laurea, ecco che quei passaggi matematici gli entrano in testa…perche’ ci sono le basi! E cosi’, gradatamente, anche la fisica puo’ essere capita, ma iniziando dal poco. E’ cosi’ per tutti, ciao Rebecca 🙂
Marghian
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Beh direi mio caro Marghian.. non possiamo mica essere tutti astrofisici e laureati in cimica, scenza e matematica.. quei quattro conti che devo fare non ho bisogno nemmeno una calcolatrice 😆 .. allora sono abbastanza intelligente e questo mi fa piacere
tvb caro Marghian … Pif 😉
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Ho letto, su “Tiscali scienza”, di due stelle-quasi sicuramente le stesse-, una pulsar ed una nana bianca orbitanti mutuamente, che costituiscono una conferma della teoria della relativita’ di Einstein (besto lui, tutti sbagliamo e lui non sbagliava mai?!). Pero’ mi chiedo: se due oggetti molto massivi-specie la pulsar in questo caso- ruotano si’ da “avvicinarsi” sempre piu’ e- per la conservazione del momento angolare- ruotano sempre piu’ velocemente, e questo genera “onde gravitazionali”, cosa manca ancora a che…sia confermata l’esistenza delle onde gravitazionali? Nel senso che il “gravitone” e’ ancora da scoprire. So di un vecchio esperimento, “il cilindro- o i cilindri -di “webee” (o Weeler non ricordo bene) servisse.o serve- a rilevare le onde gravitazionali, ma so che “non ha confernato l’esistenza delle onde gravitazionali. Oggi le si cerca in questi sistemi binari, “due stelle vicinissime e massive”, “due buchi neri” ancora meglio.
Esiste il gravitone? E dopo questa scoperta, Einstein ha fatto “bingo” o manca ancora qualcosa?
Belllissima questa cosa per la quale un oggetto “segue la curvatura dello spazio (xyz)- tempo, “piegato” da un corpo massivo! praticamente “un sasso langiato in aria, sarebbe per natura un oggetto in moto rettilineo uniforme (idem per la Terra intorno al Sole eccetera) ma lo fa…in uno spazio curvo, ecco perche’ “in realta’” l’oggetto lanciato in aria compie una parabola ascendente e decelera, poi discendente ed accelera nuovamente. “Accelera”. Forse perche’ lo spazio -tempo e’ via via ^piu’ curvo piu’ ci si avvicina al centro della Terra? (in questo caso?). L’accelerazione di un G.e’ dovuto a questo? Io credo di si’ (infatti, se si cade in un buco nero, tale accelerazione e’ G elevato nnnnnn…eccetera). Ciao Bruce… & Blef.
Marghian
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Mi e’ sparita la prima frase: certo che il tuo allievo ti segue, a parte qualche momento di impazienza 🙂
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Se posso permettermi di dare un mio parere , la relatività è la una delle palle al piede che attualmente blocca lo sviluppo del pensiero scientifico. Perchè questa mia affermazione?
I perchè sono tanti , i primi dubbi mi sono sorti riflettendo sul perchè Einstein pur definendo nella sua tesi che lo spazio è vuoto dopo nei suoi concetti ne assegna delle caratteristiche di un ente fisico (estendibilità curvatura comprimibilià ecc.), davo per buono ancora le ipotesi iniziali della teoria stessa , indagando procedento indietro nella storia nella teoria arrivo all’inizio della stessa cioè al famoso esperimento di Michelson (non sto qui a descriverlo) da cui Einstein per darne una spiegazione introduce delle forzature alla evidenza dei fatti sperimentali cioè il tempo si dilata o si contrae ed idem lo spazio tutto ciò per spiegare il fallimento dell’esperimento stesso (inteso che l’esperiemto non dava la sperata interferenza dei fasci di luce) ecco qui il primo passo falso, perchè dare fantiose spiegazioni quando è possibile dare altre e ben più reali spiegazioni al fenomeno stesso? (vi invito a leggere il pensiero di grandi Fisici come gli Italiano Marco Todeschini o Massimo Rocca). Certamente il discorso è lungo e complesso il unico intento e di dare a questo forum il messaggio di non credere a quello che media ci proprinano anche in un campo così complesso come la Fisica
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Infatti sin dai tempi in cui la relatività si è sviluppata ad essa è stata abbinata una grande campagna mediatica che ha reso quasi mitologica la teoria stessa, grandi fisici dell’epoca la hanno ampiamente criticata e la enormi contradizioni che la teoria stessa crea sembrano passare nell’ombra quasi non sono mai considerate o ancora peggio assumo forma di realta oggettiva sensa nessun tipo di relazione sperimentale. Oggi ogni avento scientifico anche ciò che non ha nessuna relazione con la relatività stessa assume l’appellativo Einstein haveva raggione quasi come associare il fenomeno ad Einstein avvalori l importanza della scoperta stessa. Poi cosa dire dei calcoli che per allinearli ai risultati teorici della teoria vengono uniformati a tabelle correttive e fattori di correzione
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