La teoria della relativitÀ generale

La Teoria della Relatività Generale

Fino ad ora si è parlato esclusivamente della teoria della Relatività Ristretta e delle sue conseguenze nei confronti del concetto di tempo. Si è visto cosi che tale teoria ammetterebbe, per assurdo, la possibilità di viaggiare nel futuro ma senza alcuna possibilità di ritorno.

Parliamo ora della Relatività generale, ossia vediamo le differenze con la teoria della gravitazione universale, e quindi cosa succede quando si considerano dei campi gravitazionali molto più grandi di quello esistente tra la terra e un pianeta qualsiasi del sistema solare. 

La massa ha apparentemente due diverse proprietà:

Proprietà Gravitazionale W =

Proprietà Inerziale F =

Apparentemente risulta che queste due proprietà non siano collegate tra loro, in quanto richiamano due ambiti diversi: una è una specie di ''carica gravitazionale'' solo attrattiva, l'altra è l'inerzia di tutti i corpi a cambiare il loro stato di moto o di quiete.

Tuttavia, una serie di esperimenti condotti dal fisico ungherese Eotvos, che per primo, cercò di misurare la differenza fra i valori della massa inerziale e gravitazionale dimostrano che fra le due masse non c'è  alcuna differenza. La cosa e' alquanto strana, in quanto abbiamo a che fare con due proprietà della materia completamente diverse: l'inerzia e l'attrazione gravitazionale. E' un caso? Oppure c'e' qualcosa sotto che non comprendiamo? Ebbene in natura nulla e' mai accidentale, nulla e' per caso.

Un contributo molto importante, a questo proposito, è costituito dalla teoria della relatività generale di Einstein, una teoria abbastanza complessa basata su due postulati:

Tutte le leggi della natura possono essere stabilite in modo tale che abbiano la stessa forma per osservatori in qualunque sistema di riferimento spazio-temporale, accelerato o no.

Nelle vicinanze di ogni punto dato, un campo gravitazionale è equivalente in tutto il sistema di riferimento accelerato in assenza di effetti gravitazionali. (Principio di Equivalenza).

Questo secondo postulato implica che la massa gravitazionale e quella inerziale siano completamente identiche.

Un effetto interessante prodotto da questa teoria della Relatività Generale è che la scala dei tempi viene alterata dalla gravità. Vicino a un fortissimo campo gravitazionale il tempo scorre più lentamente rispetto ad un posto dove la gravità è trascurabile.

Inoltre, il secondo postulato di Einstein suggerisce che un campo gravitazionale può essere ''eliminato'' in ogni punto se si sceglie un sistema di riferimento accelerato, come quello in caduta libera. Einstein sviluppò un metodo ingegnoso per descrivere l'esatto valore di accelerazione necessario per far sparire un campo gravitazionale.  Egli ha definito una certa grandezza, la curvatura dello spazio tempo, la quale descrive in ogni punto l'effetto gravitazionale. La presenza di una massa causa una curvatura dello spazio tempo in prossimità della massa, e questa curvatura determina il cammino nello spazio-tempo che tutti i corpi che si muovono liberamente seguono.

L'ipotesi di Newton secondo cui due oggetti si attraggono con una forza di entità proporzionale al prodotto delle loro masse viene sostituita in relatività dall'ipotesi che lo spazio-tempo sia incurvato nelle vicinanze dei corpi.

In uno spazio-tempo incurvato le traiettorie degli oggetti seguono dunque la curvatura dello spazio-tempo stesso ed anche la luce è soggetta allo stesso fenomeno di curvatura. Queste caratteristiche portano ad interessanti conclusioni.