Introduzione alla costante cosmologica

Il 25 novembre del 1915 Einstein presentò all'Accademia berlinese delle Scienze una nota dal titolo: Le equazioni di campo della gravitazione nella quale comparivano per la prima volta, nella forma valida ancora oggi, le equazioni che, a buon diritto, segnano la nascita della teoria della relatività generale. Tali equazioni di campo a causa dell'utilizzo da parte di Einstein di una geometria non euclidea, rappresentano uno dei problemi più difficili della matematica, tant'è che  lo stesso Einstein dovette ricorrere all'aiuto del matematico russo Riemann per riuscire a risolverle.

Le equazioni di campo sono strettamente implicate in una delle teorie più discusse del fisico tedesco: la costante cosmologica.

Nel  1917, Einstein, collegando fra loro spazio, tempo e materia, aveva cercato di costruire, in accordo con le idee cosmologiche del tempo, un razionale modello di universo statico e perfettamente stabile ( Dal momento che fin dai tempi di Newton gli astronomi erano convinti che l'universo considerato nel suo complesso , fosse omogeneo, isotropo e con la materia in condizioni di equilibrio ). Ma nonostante i diversi tentativi, le equazioni di campo non furono in grado di fornire un risultato soddisfacente. Per la presenza delle forze gravitazionali, sempre attrattive, il modello era improponibile: l'universo relativistico, completamente in contrasto con la sua prevista stabilità, era, infatti, destinato al collasso. Fu allora che Einstein modificò le originali equazioni di campo aggiungendovi un nuovo termine, il famoso termine

cosmologico noto anche come parametro lambda (dalla lettera L che compare nell'equazione relativistica di campo modificata):

Rmn - 1/2  R + Lgmn= k T mn

Da un punto di vista fisico la costante cosmologica, che se positiva porta ad un modello statico caratterizzato da una densità uniforme e da un raggio infinito, serve solamente per creare una forza repulsiva supplementare: più specificatamente, si tratta di un effetto antigravitazionale  che bilanciando i normali effetti gravitazionali determina il perfetto equilibrio dell'intero sistema cosmologico. A distanza di tempo però Einstein arrivò addirittura a rinnegare tale costante convinto di aver introdotto una specie di proprietà metafisica. Ma delle vicissitudini di questo termine molto discusso tratterò nelle unità successive.

Per concludere riporto una celebre frase di Einstein, che esplicita il modo di porsi del fisico di fronte alla natura e alle scienze .

"Il processo di una scoperta scientifica è, in effetti, un continuo conflitto di meraviglie".

Einstein