Lo spazio-tempo: perchè è curvo?

Il concetto di Spazio Tempo è stato introdotto poco più di cent'anni fa, nell'ambito della Teoria della Relatività Ristretta.

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Spazio-tempo

Il concetto dello Spazio-tempo fece per la prima volta la sua comparsa nel 1905 con la Teoria della Relatività Ristretta di Einstein. Il quale, undici anni dopo nel 1916, pubblicò anche la Teoria della Relatività Generale. Entrambe hanno cambiato per sempre il corso della fisica. Rivoluzionando la nostra concezione dello spazio e del tempo. Queste teorie spesso sono accostate al relativismo che, agli inizi del novecento, entrò in modo dirompente nella cultura, nella filosofia e nella letteratura. Il principio cardine su cui si basano però, non ci dice che tutto è relativo. Ma al contrario afferma che le leggi della fisica sono le stesse in tutti i sistemi di riferimento. È anche vero però che con queste due teorie cade l’assolutezza dello spazio e del tempo che Galileo e Newton ci avevano tramandato.

La curvatura spaziotemporale: cos’è

La gravità generale, formulata da Albert Einstein è una teoria estremamente complessa ed efficace. In cui il campo gravitazionale è descritto come curvatura dello spazio-tempo. Pertanto la forza di gravità viene creata dalla curvatura impressa dai corpi dotati di massa nel tessuto “elastico” dello spazio-tempo. Oggetti dotati di massa come la Terra, il sole o qualsiasi altro oggetto fatto di materia composta da atomi, provocano distorsioni nello spazio-tempo che ne causano la curvatura. Queste curve, a loro volta, impongono le traiettorie nell’universo, perché gli oggetti devono seguire percorsi lungo questa curvatura. Anche la luce, composta da fotoni, che pur non avendo massa è influenzata dalla gravità. Per usare le 12 parole con cui John Wheeler riassumeva la relatività generale di Einstein:

 “lo spaziotempo dice alla materia come muoversi, la materia dice allo spaziotempo come curvarsi”.

La deformazione dello Spazio-tempo

In questa nuova concezione, la gravità non è più una forza che si propaga a velocità infinita. Ma un effetto della deformazione dello spazio-tempo dovuta alla presenza di una massa. Le masse curvano lo spazio-tempo e la curvatura dello spazio-tempo determina il moto delle masse. Il modo più semplice per esemplificare questo concetto è l’esempio del telo elastico sul quale sono presenti delle biglie più o meno pesanti che lo deformano. In questo spazio-tempo curvo, anche la luce viene deflessa, e la deflessione è tanto maggiore quanto più massiccio è il corpo che determina la deformazione.

Il tempo: non più assoluto ma relativo

Una delle conseguenze più interessanti della curvatura dello spazio-tempo si applica allo scorrere del tempo. Se già con la relatività ristretta, il tempo aveva perso quell’assolutezza che da sempre lo aveva caratterizzato ed era diventato una quantità che cambia a seconda del sistema di riferimento, la nuova teoria di Einstein introduce un ulteriore fattore di relatività. Infatti, il tempo scorre più lentamente laddove è più intenso il campo gravitazionale. Ovvero, secondo la nuova visione di Einstein, laddove lo spazio-tempo è maggiormente deformato. Al contrario, allontanandosi dalla massa che curva lo spazio-tempo, il tempo scorre più velocemente. Dunque, potremmo dire che i nostri piedi invecchiano più lentamente della nostra testa, perché si trovano in un campo gravitazionale più intenso. Chiaramente, in questo caso l’effetto è talmente piccolo che, di fatto, non lo possiamo percepire

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